JP5284433B2 - Process monitoring / diagnosis / support equipment - Google Patents

Process monitoring / diagnosis / support equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5284433B2
JP5284433B2 JP2011200587A JP2011200587A JP5284433B2 JP 5284433 B2 JP5284433 B2 JP 5284433B2 JP 2011200587 A JP2011200587 A JP 2011200587A JP 2011200587 A JP2011200587 A JP 2011200587A JP 5284433 B2 JP5284433 B2 JP 5284433B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
variable
abnormality
variables
data
diagnosis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011200587A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013061853A (en
Inventor
理 山中
由紀夫 平岡
直人 吉澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2011200587A priority Critical patent/JP5284433B2/en
Priority to SG2012067765A priority patent/SG188751A1/en
Priority to CN201210342278.8A priority patent/CN102999020B/en
Publication of JP2013061853A publication Critical patent/JP2013061853A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5284433B2 publication Critical patent/JP5284433B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、下水処理プロセス、排水処理プロセス、汚泥消化プロセス、浄水プロセス、給配水プロセス、化学プロセス、鉄鋼プロセスなどのプロセス系の監視において、異常時などの非定常時にプラントオペレータを支援し得るプロセス監視・診断・支援装置に関する。   Embodiments of the present invention assist plant operators in non-stationary situations such as abnormalities in monitoring process systems such as sewage treatment processes, wastewater treatment processes, sludge digestion processes, water purification processes, water supply and distribution processes, chemical processes, and steel processes The present invention relates to a process monitoring / diagnosis / support device that can be used.

下水処理プロセス、汚泥消化プロセス、浄水プロセス、給配水プロセスなどの水処理/水運用プロセスや石油化学プロセス、鉄鋼プロセス、あるいは半導体製造プロセスなどのプロセス系のプラントでは、複数のプロセス状態を測定する複数のオンラインセンサが設置されている。プロセス監視装置(SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition)は、通常プロセス系に設置されたセンサ群の計測により得られるプロセスデータ(流量、温度、水質、操作量など)を時系列データ(トレンドグラフ)に変換する。これをプラント管理者(マネージャー)や運転員(オペレータ)が監視することにより、プロセスの状態を把握し、プロセスの運転変更や制御を行っている。各々のプロセスデータの時系列データには、通常、管理限界等と呼ばれる上下限値が設定されており、この管理限界を超えた場合にアラームが発報される。このアラームに基づいてプラントマネージャーやオペレータはプラント運用の確認・見直しを行う。この様なアラーム発報に基づく運転管理はプラント運用の基本である。   In process plants such as sewage treatment processes, sludge digestion processes, water purification processes, water supply / distribution processes, petrochemical processes, steel processes, or semiconductor manufacturing processes, multiple process states are measured. Online sensors are installed. Process monitoring equipment (SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) is a process of time-series data (trend graph) that is obtained from process data (flow rate, temperature, water quality, manipulated variable, etc.) obtained by measurement of sensors installed in a normal process system. Convert. This is monitored by a plant manager (manager) or an operator (operator) to grasp the state of the process and change or control the operation of the process. In the time series data of each process data, an upper and lower limit value called a control limit is usually set, and an alarm is issued when the control limit is exceeded. Based on this alarm, the plant manager and operator confirm and review the plant operation. Operation management based on such alarms is fundamental to plant operation.

さらに一歩進んだプラントの運転管理では、単純なプロセス非定常時の対応だけでなく、プロセスの所定目標性能を達成した上で省エネルギ・省コストに繋がる運用が求められる。ここで所定目標とは、例えば下水処理であれば放流水質規制の遵守などに対応し、浄水処理であれば、浄水中の残留塩素濃度が所定上限以下であることやクリプトスポリジウムに代表される様な病原性微生物が存在しないことなどが所定目標となる。また、化学プロセスや鉄鋼プロセスにおいては、製品(石油精製品や鉄鋼)の品質(例えば純度や強度など)を所定の範囲に維持することが所定目標に対応する。この際、所定目標の未達状態に陥らない様に目標性能に関するプロセスの状態を監視し、所定目標の達成を阻害する様な状態変化や異常状態を素早く検知し事前に対策をとることが運転管理上の重要なポイントとなる。さらに、所定目標達成を制約とした上で省エネ・省コストにつながる運用を行うためには、目標性能や省エネ・省コストに関するプロセス状態を常に良好な状態に保ち、良好な状態から逸脱しそうなプロセス状態変化を素早く検知する必要がある。   Furthermore, in the operation management of the plant that has advanced one step, not only a simple process non-stationary response but also an operation that leads to energy saving and cost saving after achieving a predetermined target performance of the process is required. Here, the predetermined target corresponds to, for example, compliance with the effluent water quality regulations in the case of sewage treatment, and in the case of water purification treatment, the residual chlorine concentration in the purified water is less than the predetermined upper limit or is represented by Cryptosporidium. The target is that no pathogenic microorganisms exist. Further, in the chemical process and the steel process, maintaining the quality (for example, purity and strength) of the product (petroleum refined product and steel) within a predetermined range corresponds to a predetermined target. At this time, it is necessary to monitor the state of the process related to the target performance so as not to fall into the state where the predetermined target is not achieved, and to quickly detect a state change or abnormal state that impedes the achievement of the predetermined target and take measures in advance. This is an important management point. Furthermore, in order to perform operations that lead to energy savings and cost savings while limiting the achievement of predetermined goals, processes that are likely to deviate from the good conditions are always kept in good condition for target performance and energy savings and cost savings. It is necessary to quickly detect a change in state.

このようなプロセスの状態変化や異常を診断する方法として、石油化学プロセスや鉄鋼プラントの分野で利用されてきた「多変量統計解析手法」を用いた多変量統計的プロセス監視(MSPC:Multi-Variate Statistical Process Control)と呼ばれる方法が知られている。   Multivariate statistical process monitoring (MSPC: Multi-Variate) using the “multivariate statistical analysis method” that has been used in the fields of petrochemical processes and steel plants as a method of diagnosing such process changes and abnormalities A method called Statistical Process Control is known.

MSPCの中で最も良く利用される手法として、主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)と潜在変数射影法/部分最小二乗法(PLS:Projection to Latent Structure/Partial Least Square)が知られている。   As methods that are most often used in MSPC, principal component analysis (PCA) and latent variable projection / partial least squares (PLS) are known.

MSPCでは、PCAやPLSなどの多変量解析を用いて、(1)プラントの異常兆候の検出(Fault Detection)と、(2)異常要因となるプロセス変数(データ)の推定(Fault Isolation)、を行うことを主な目的としている。   In MSPC, using multivariate analysis such as PCA and PLS, (1) detection of plant abnormal signs (Fault Detection) and (2) estimation of process variables (data) that cause abnormalities (Fault Isolation) The main purpose is to do.

上記(1)については、複数のプロセス変数の相関情報を利用することにより、一つの変数では検出できない軽微な異常の兆候を検出することが可能になる。   Regarding (1) above, by using the correlation information of a plurality of process variables, it is possible to detect a sign of a minor abnormality that cannot be detected by one variable.

上記(2)については、複数のプロセス変数から合成した異常検出用データ(Q統計量やホテリング(Hotelling)のT2統計量と呼ばれる)で異常を検出した後に、この異常検出用データに対する各プロセスデータの寄与度を表す寄与量というものを利用することにより、異常要因の候補となるプロセス変数(データ)を推定する。 The above (2), after detecting an abnormality in the synthesis anomaly detection data from a plurality of process variables (Q statistic and Hotelling (called T 2 statistic Hotelling)), each process for the abnormality detection data A process variable (data) that is a candidate for an abnormal factor is estimated by using a contribution amount that represents the degree of data contribution.

この様に、MSPCを用いると、従来の個別のプロセス変数に対する単純な管理限界による監視(生産ライン等の監視では、MPSCと対比してSPC(Statistical Process Control)と呼ばれることもある)と比較して、よりプラントマネージャーやオペレータにとって有用なアドバンストな監視・診断を行うことができる。   In this way, when using MSPC, it is compared with conventional monitoring based on simple control limits for individual process variables (in production line monitoring, it is sometimes called SPC (Statistical Process Control) compared to MPSC). Thus, advanced monitoring / diagnosis more useful for plant managers and operators can be performed.

一方、プラントマネージャーやオペレータなどユーザ側からは、上記の(1)異常兆候の検出や(2)異常要因変数推定だけでなく、プロセスで何らかの異常が生じた場合に彼らがどういう対策をとれば良いかという対策支援情報に対する更に進んだ強い潜在的なニーズがある。このニーズは、特にプラントオペレータが非熟練の場合に強く、単に「異常の兆候が認められる。」という情報や「異常を示しているプロセス変数は○○と△△である。」という診断情報では不十分であり、「異常兆候が認められ、その要因となる変数は○○と△△であると考えられるので、□□という対策をとることを推奨する。」という形の支援情報を求めている。   On the other hand, users such as plant managers and operators should not only take (1) detection of abnormal signs and (2) abnormal factor variable estimation, but also what measures they should take when something abnormal occurs in the process. There is a further strong potential need for countermeasure support information. This need is particularly strong when the plant operator is unskilled. Information such as “there are signs of abnormality” or “diagnostic information indicating that the process variables indicating the abnormality are OO and △ Δ”. Insufficient, seeking support information in the form of “It is recommended to take a measure of □□, because abnormal signs are recognized and the variables that are considered to be XX and △△.” Yes.

特開2008−59270号公報JP 2008-59270 A

このような支援情報のニーズと上記(1)(2)のFDIとの間には大きなギャップがある。その理由は、FDIは「多変量解析などの統計的な手法」を利用して対象プロセスに依存せずにある程度機械的に(≒エンジニアリングを介さずに自動的に)診断を行うことができるのに対し、対策支援情報の提供では一般に対象プロセスに対する知識とそれを用いたエンジニアリングが必要であると考えられている点にある。   There is a large gap between the need for support information and the FDIs (1) and (2) above. The reason is that FDI can make a diagnosis mechanically to some extent (automatically without engineering) without relying on the target process using “statistical methods such as multivariate analysis”. On the other hand, in providing countermeasure support information, it is generally considered that knowledge of the target process and engineering using it are necessary.

対策支援情報を出すための異常原因推定方法は、[1]経験的方法(デシジョンツリー、パターン学習など)、[2]論理的方法(物理モデル、フォルトツリー等利用)、[3]知識工学的方法(エキスパートシステム、ノウハウ抽出)などに分類されることが多いが、いずれの方法を用いる際にも、何らかの形で対象プロセスに関する知識、あるいは対象プロセスを運用しているオペレータの知識などを必要とする。これにより、プロセスの非定常状態(異常状態)の真因究明と対策支援を行おうとすると、対象プロセス毎に診断システムの作りこみを行うための多大なエンジニアリングが必要となる。このような対象プロセスの特徴に依存した開発を必要とすることが、非定常時の対策支援システム開発の進展を妨げる一つの重要な阻害要因となっていると考えられる。   Anomaly cause estimation methods for providing countermeasure support information are: [1] Empirical methods (decision tree, pattern learning, etc.), [2] Logical methods (physical model, fault tree, etc.), [3] Knowledge engineering It is often categorized as a method (expert system, know-how extraction), but any method requires knowledge of the target process in some form or knowledge of the operator who operates the target process. To do. As a result, in order to investigate the true cause of the unsteady state (abnormal state) of the process and to provide countermeasure support, a great deal of engineering is required to build a diagnostic system for each target process. The necessity of development depending on the characteristics of the target process is considered to be an important impediment to hindering the progress of countermeasure support system development during non-stationary times.

本発明が解決しようとする課題は、対象プロセスに依存しない形で、異常時の対策支援情報を提供し得るプロセス監視・診断・支援装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a process monitoring / diagnosis / support apparatus capable of providing countermeasure support information at the time of abnormality without depending on a target process.

実施形態のプロセス監視・診断支援装置は、データ収集保存手段、プロセス変数分類手段、プロセス変数相関定義手段、異常検出用データ定義手段、異常検出用データ寄与量定義手段、異常時対策支援情報定義手段、異常検出手段、異常要因変数分離手段および異常対策支援情報提供手段を備えている。   The process monitoring / diagnosis support apparatus according to the embodiment includes a data collection / save means, a process variable classification means, a process variable correlation definition means, an abnormality detection data definition means, an abnormality detection data contribution amount definition means, an abnormality countermeasure support information definition means , An abnormality detection means, an abnormality factor variable separation means, and an abnormality countermeasure support information provision means.

前記データ収集保存手段は、対象プロセスの状態量又は操作量を計測するn個(但し、n≧2)のセンサから計測結果を示すn個のプロセス変数の時系列データを収集して保存する。   The data collection and storage means collects and stores time-series data of n process variables indicating measurement results from n (however, n ≧ 2) sensors that measure the state quantity or operation quantity of the target process.

前記プロセス変数分類手段は、前記n個のプロセス変数を、前記状態量であって性能指標を表すp個(但し、1≦p<n)の出力変数Yと、前記操作量を表すL個(但し、1≦L<n)の入力変数Uと、前記状態量であって管理・監視値を表すm個(但し、0≦m<n)の中間変数Zとに分類した結果を示す分類情報を記憶する。   The process variable classifying means divides the n process variables into p output variables Y representing the performance index and the performance index, and L representing the manipulated variable (where 1 ≦ p <n). However, classification information indicating the result of classification into the input variable U of 1 ≦ L <n) and the m (where 0 ≦ m <n) intermediate variables Z representing the state quantity and representing the management / monitoring value. Remember.

前記プロセス変数相関定義手段は、前記分類情報および前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記分類した結果を含んで当該n個のプロセス変数相互間の相関を示す相関情報を定義する。   The process variable correlation defining means includes correlation information indicating correlation between the n process variables including the classification result from the classification information and time series data of the n process variables over a predetermined period. Define.

前記異常検出用データ定義手段は、前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記n個よりも少ないq個(但し、1≦q≪n)の異常検出用データを生成する式と、前記異常検出用データに基づいて異常の有無又は異常強度の判断を行う判断基準とを定義する。   The anomaly detection data defining means generates q anomaly (1 ≦ q << n) anomaly detection data less than the n from time-series data over a predetermined period of the n process variables. An expression and a criterion for determining the presence / absence of an abnormality or an abnormality intensity based on the abnormality detection data are defined.

前記異常検出用データ寄与量定義手段は、前記異常検出用データに対する前記n個のプロセス変数の時系列データの各々の寄与量を定義する。   The abnormality detection data contribution amount defining means defines a contribution amount of each of the time series data of the n process variables to the abnormality detection data.

前記異常時対策支援情報定義手段は、異常時の異常要因候補となるプロセス変数である異常要因候補変数のうちの所定の上位の異常要因候補変数を抽出する第1ルールと、前記抽出した異常要因候補変数を前記相関情報に基づいて前記出力変数Yと前記入力変数Uと前記中間変数Zとに分類する第2ルールと、当該分類した結果に応じて異常時の対策を支援するメッセージを含む対策支援情報を提供する第3ルールとを定義する。   The abnormality countermeasure support information defining means includes a first rule for extracting a predetermined higher-order abnormality factor candidate variable among abnormality factor candidate variables that are process variables that are abnormality factor candidates at the time of abnormality, and the extracted abnormality factor A countermeasure including a second rule for classifying candidate variables into the output variable Y, the input variable U, and the intermediate variable Z based on the correlation information, and a message for assisting countermeasures in case of abnormality according to the classified result A third rule that provides support information is defined.

前記異常検出手段は、前記保存された所定時刻の前記n個のプロセス変数の時系列データ、および前記異常検出用データ定義手段の定義に従って当該所定時刻の時系列データに対応する異常検出用データを生成し、この異常検出用データに基づいて、当該所定時刻のデータの異常の有無を診断する。   The anomaly detection means stores the time-series data of the n process variables at the stored predetermined time and the abnormality detection data corresponding to the time-series data at the predetermined time according to the definition of the abnormality detection data definition means. Based on this abnormality detection data, the presence or absence of abnormality of the data at the predetermined time is diagnosed.

前記異常要因変数分離手段は、前記診断の結果、異常有りの場合には前記寄与量の定義に基づいて当該所定時刻の時系列データの寄与量を計算し、前記計算した寄与量および前記第1ルールに基づいて当該所定時刻の時系列データから異常要因候補変数を分離抽出する。   The abnormality factor variable separation means calculates the contribution amount of the time series data at the predetermined time based on the definition of the contribution amount when there is an abnormality as a result of the diagnosis, and calculates the calculated contribution amount and the first contribution amount. Based on the rule, the abnormal factor candidate variable is separated and extracted from the time-series data at the predetermined time.

前記異常対策支援情報提供手段は、前記分離抽出された異常要因候補変数と、前記相関情報と、前記第2ルールおよび前記第3ルールとに基づいて、前記対策支援情報を提供する。   The abnormality countermeasure support information providing means provides the countermeasure support information based on the separated and extracted abnormality factor candidate variable, the correlation information, the second rule, and the third rule.

第1の実施形態に係るプロセス監視・診断・支援装置の基本的なシステム構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a basic system configuration of a process monitoring / diagnosis / support apparatus according to a first embodiment. プロセス変数分離ユーザインターフェイスの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a process variable isolation | separation user interface. 相関判定ルールの例1を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows Example 1 of a correlation determination rule. 相関判定ルールの例2を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows Example 2 of a correlation determination rule. 相関判定ルールの例3を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows Example 3 of a correlation determination rule. プロセス変数相関定義インターフェイス部の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a process variable correlation definition interface part. 異常要因候補分類ルールを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an abnormal factor candidate classification rule. 異常対策支援メッセージ生成ルールの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of an abnormality countermeasure support message generation rule. 異常対策支援メッセージ生成ルールの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of an abnormality countermeasure support message generation rule. 異常発生時に異常対策支援メッセージが生成される作用を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect | action which an abnormality countermeasure assistance message is produced | generated when abnormality occurs. 対策支援メッセージの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a countermeasure support message. その他の実施形態におけるシステム構成の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the system configuration | structure in other embodiment. その他の実施形態におけるシステム構成の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the system configuration | structure in other embodiment. その他の実施形態におけるシステム構成の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the system configuration | structure in other embodiment.

以下、図面を参照して各実施形態を説明する。なお、以下のプロセス監視・診断・支援装置は、ハードウェア構成、又はハードウェア資源とソフトウェアとの組合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワーク又は記憶媒体からプロセス監視・診断・支援装置となるコンピュータにインストールされ、プロセス監視・診断・支援装置の機能を実現させるためのプログラムが用いられる。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the following process monitoring / diagnosis / support apparatus can be implemented with either a hardware configuration or a combined configuration of hardware resources and software. As the software of the combined configuration, a program that is installed in advance from a network or a storage medium into a computer serving as a process monitoring / diagnosis / support apparatus and that realizes the function of the process monitoring / diagnosis / support apparatus is used.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るプロセス監視・診断・支援装置が適用されたプロセス監視システムの基本的な構成を示す模式図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a process monitoring system to which the process monitoring / diagnosis / support apparatus according to the first embodiment is applied.

このプロセス監視システムは、例えば、窒素およびリン除去を目的とした下水高度処理プロセス1を対象プロセスとし、当該対象プロセスの状態量又は操作量を計測するn個(但し、n≧2)のセンサから計測結果を示すn個のプロセス変数の時系列データを収集して保存するプロセス計測データ収集・保存部2を含むプロセス監視・診断・支援装置を有している。本実施形態は、その目的から、対象プロセスに依存しないものであるが、実施イメージをより明確にするために、下水処理プロセスを対象として説明する。即ち、下水処理プロセスを対象とした実施は本質的な制約ではない。   This process monitoring system uses, for example, n (however, n ≧ 2) sensors that measure the state quantity or manipulated variable of the target process, with the advanced sewage treatment process 1 for the purpose of removing nitrogen and phosphorus as the target process. It has a process monitoring / diagnosis / support device including a process measurement data collection / storage unit 2 that collects and stores time series data of n process variables indicating measurement results. Although this embodiment does not depend on the target process for that purpose, in order to clarify the implementation image, the present embodiment will be described for the sewage treatment process. In other words, implementation for the sewage treatment process is not an essential constraint.

下水高度処理プロセス1は、最初沈澱池101、嫌気槽102、無酸素槽103、好気槽104および最終沈澱池105を有する。また、下水高度処理プロセス1は、最初沈澱池余剰汚泥引きぬきポンプおよびその引き抜き流量センサ111、好気槽104に酸素を供給するブロワおよびその供給空気流量センサ112、循環ポンプおよびその循環流量センサ113、返送汚泥ポンプおよびその返送流量センサ114、および最終沈澱池余剰汚泥引きぬきポンプおよびその引き抜き流量センサ115のそれぞれを、アクチュエータおよびその操作量センサとして有する。   The advanced sewage treatment process 1 includes an initial sedimentation basin 101, an anaerobic tank 102, an anaerobic tank 103, an aerobic tank 104, and a final sedimentation basin 105. Further, the advanced sewage treatment process 1 includes an initial settling pond excess sludge removal pump and its extraction flow sensor 111, a blower for supplying oxygen to the aerobic tank 104 and its supply air flow sensor 112, a circulation pump and its circulation flow sensor 113. Each of the return sludge pump and its return flow rate sensor 114, and the final sedimentation basin excess sludge pulling pump and its extraction flow rate sensor 115 has an actuator and its operation amount sensor.

さらに、下水高度処理システム1は、雨量センサ121、流入下水量を計測する下水流入量センサ122、流入下水に含まれる全窒素量を計測する流入TNセンサ123、流入下水に含まれる全リン量を計測する流入TPセンサ124、流入下水に含まれる有機物量を計測する流入UVセンサあるいは流入CODセンサ125、嫌気槽102のORPを計測する嫌気槽ORPセンサ126、嫌気槽102のpHを計測する嫌気槽PHセンサ127、無酸素槽103のORPを計測する無酸素槽ORPセンサ128、無酸素槽103のpHを計測する無酸素槽pHセンサ129、好気槽104のリン酸濃度を計測するリン酸センサ1210、好気槽104の溶存酸素濃度を計測するDOセンサ1211、好気槽104のアンモニア濃度を計測するアンモニアセンサ1212、反応槽102〜104の少なくとも1ヶ所の槽で活性汚泥量を計測するMLSSセンサ1213、反応槽102〜104の少なくとも1ヶ所の槽で水温を計測する水温センサ1214、最終沈澱池105から引きぬかれる汚泥量の固形物濃度を計測する余剰汚泥SSセンサ1215、最終沈澱池105から放流される放流水のSS濃度を計測する放流SSセンサ1216、最終沈澱池105の汚泥界面レベルを計測する汚泥界面センサ1217、放流下水量を計測する下水放流量センサ1218、放流下水に含まれる全窒素量を計測する放流TNセンサ1219、放流下水に含まれる全リン量を計測する放流TPセンサ1220、および放流下水に含まれる有機物量を計測する放流UVセンサあるいは放流CODセンサ1221のそれぞれを、プロセスセンサとして有する。   Further, the sewage altitude treatment system 1 includes a rain sensor 121, a sewage inflow sensor 122 for measuring the inflow sewage amount, an inflow TN sensor 123 for measuring the total nitrogen amount contained in the inflow sewage, and a total phosphorus amount contained in the inflow sewage. An inflow TP sensor 124 to measure, an inflow UV sensor or inflow COD sensor 125 to measure the amount of organic matter contained in the inflow sewage, an anaerobic tank ORP sensor 126 to measure the ORP of the anaerobic tank 102, and an anaerobic tank to measure the pH of the anaerobic tank 102 PH sensor 127, oxygen-free tank ORP sensor 128 that measures the ORP of the oxygen-free tank 103, oxygen-free tank pH sensor 129 that measures the pH of the oxygen-free tank 103, and phosphate sensor that measures the phosphate concentration in the aerobic tank 104 1210, DO sensor 1211 that measures the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank 104, and ammonia concentration in the aerobic tank 104 An ammonia sensor 1212, an MLSS sensor 1213 that measures the amount of activated sludge in at least one of the reaction tanks 102 to 104, a water temperature sensor 1214 that measures the water temperature in at least one of the reaction tanks 102 to 104, and the final sedimentation tank 105 Excess sludge SS sensor 1215 that measures the solid matter concentration of the sludge that is pulled from the bottom, the discharge SS sensor 1216 that measures the SS concentration of the effluent discharged from the final sedimentation basin 105, and the sludge interface level of the final sedimentation basin 105 Sludge interface sensor 1217, sewage discharge sensor 1218 for measuring the amount of discharged sewage, discharge TN sensor 1219 for measuring the total amount of nitrogen contained in the discharged sewage, discharge TP sensor 1220 for measuring the total amount of phosphorus contained in the discharged sewage, And a discharge UV sensor or discharge CO for measuring the amount of organic matter contained in the discharged sewage Each sensor 1221, having a process sensor.

ここで、前述の各種アクチュエータ111〜115は、所定の周期で動作している。また、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221は所定の周期で計測を行っている。   Here, the various actuators 111 to 115 described above operate at a predetermined cycle. Further, the operation amount sensor group of the various actuators 111 to 115 and the various process sensors 121 to 1221 perform measurement at a predetermined cycle.

プロセス監視・診断・支援装置は、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221から所定の周期で得られるプロセス変数の時系列データ(プロセスデータ)を収集してメモリに保持するプロセス計測データ収集・保存部2を有する。   The process monitoring / diagnosis / support apparatus collects time series data (process data) of process variables obtained at predetermined intervals from the operation amount sensor groups of the various actuators 111 to 115 and the various process sensors 121 to 1221 in the memory. It has a process measurement data collection / storage unit 2 for holding it.

さらに、プロセス監視・診断・支援装置は、プロセス変数登録部3、プロセス変数分類ユーザインターフェイス部4、異常診断モデル構築部5、プロセス変数相関定義インターフェイス部6、異常監視・診断・対策支援部7、異常対策記録保持部8およびユーザインターフェイス部9を備えている。   Further, the process monitoring / diagnosis / support apparatus includes a process variable registration unit 3, a process variable classification user interface unit 4, an abnormality diagnosis model construction unit 5, a process variable correlation definition interface unit 6, an abnormality monitoring / diagnosis / measure support unit 7, An abnormality countermeasure record holding unit 8 and a user interface unit 9 are provided.

プロセス変数登録部3は、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221で計測している各プロセス変数の中から、本実施形態のプロセス監視・診断・支援装置を構築するために必要なプロセス変数の名称を登録する。   The process variable registration unit 3 constructs the process monitoring / diagnosis / support apparatus of the present embodiment from among the operation variable sensors of the various actuators 111 to 115 and the process variables measured by the various process sensors 121 to 1221. Register the name of the process variable required to do this.

プロセス変数分類ユーザインターフェイス部4は、プロセス変数登録部3で登録されたプロセス変数の一覧を表示し、その中のプロセス変数を入力変数Uと出力変数Yと中間変数Xに分類するためのユーザインターフェイスである。補足すると、プロセス変数分類ユーザインターフェイス部4は、n個のプロセス変数の名称を表示し、この表示中に、ユーザの操作に応じて、プロセス変数分類部51における入力変数と出力変数と中間変数を選択する。   The process variable classification user interface unit 4 displays a list of process variables registered by the process variable registration unit 3 and classifies the process variables therein into an input variable U, an output variable Y, and an intermediate variable X. It is. Supplementally, the process variable classification user interface unit 4 displays the names of n process variables, and during this display, the input variables, output variables, and intermediate variables in the process variable classification unit 51 are displayed according to the user's operation. select.

異常診断モデル構築部5は、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221で計測するプロセス変数の中で、プロセス変数登録部3で登録したプロセス変数の過去の時系列データを、プロセス計測データ収集・保存部2でから抽出し、異常診断モデルを構築する。   The abnormality diagnosis model construction unit 5 includes a past time series of process variables registered by the process variable registration unit 3 among the process variable measured by the operation amount sensors of the various actuators 111 to 115 and the various process sensors 121 to 1221. Data is extracted from the process measurement data collection / storage unit 2 to construct an abnormality diagnosis model.

プロセス変数相関定義インターフェイス部6は、異常診断モデル構築部5で定義されるプロセス変数間の相関情報をユーザに提示し、ユーザがその情報を修正することができるユーザインターフェイスである。   The process variable correlation definition interface unit 6 is a user interface that presents correlation information between process variables defined by the abnormality diagnosis model construction unit 5 to the user, and allows the user to correct the information.

異常監視・診断・対策支援部7は、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221で計測するプロセス変数の中で、プロセス変数登録部3で登録したプロセス変数の現在の時系列データを、プロセス計測データ収集・保存部2から抽出し、異常診断モデル構築部5で定義した機能を用いて異常兆候の検出とその要因変数候補の抽出と異常対策の支援情報を提供する。   The abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 presents the process variables registered by the process variable registration unit 3 among the operation variable sensors of the various actuators 111 to 115 and the process variables measured by the various process sensors 121 to 1221. Time series data is extracted from the process measurement data collection and storage unit 2, and the function defined by the abnormality diagnosis model construction unit 5 is used to detect abnormal signs, extract the cause variable candidates, and provide support information for abnormality countermeasures. To do.

異常対策記録保持部8は、異常監視・診断・対策支援部7からの情報に基づいて実際に行った対策結果を保持する。補足すると、異常対策記録保持部8は、異常対策支援情報提供部74により提供された対策支援情報を提示した後、ユーザが行った操作を記録する。ここで、異常対策記録保持部8は、対策支援情報が提供されると、時系列データおよび分類情報に基づいて、現在時刻以前の入力変数Uの値、出力変数Yの値および中間変数Zの値と、当該対策支援情報とを提示する。また、異常対策記録保持部8は、対策支援情報を提示した後、ユーザが行った操作としての入力変数Uの操作記録と、出力変数Yの値と、中間変数Zの値とを継続的に記録する。   The abnormality countermeasure record holding unit 8 holds a result of countermeasures actually taken based on information from the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7. Supplementally, the abnormality countermeasure record holding unit 8 records the operation performed by the user after presenting the countermeasure support information provided by the abnormality countermeasure support information providing unit 74. Here, when the countermeasure support information is provided, the abnormality countermeasure record holding unit 8 determines the values of the input variable U, the output variable Y, and the intermediate variable Z before the current time based on the time series data and the classification information. The value and the countermeasure support information are presented. Further, after presenting the countermeasure support information, the abnormality countermeasure record holding unit 8 continuously records the operation record of the input variable U, the value of the output variable Y, and the value of the intermediate variable Z as an operation performed by the user. Record.

ユーザインターフェイス部9は、プロセス変数登録部3とプロセス変数分類ユーザインターフェイス部4とプロセス変数相関定義インターフェイス部6とを含み、異常監視・診断・対策支援部7からの情報をプラントマネージャーやオペレータに通知し、対策支援情報に基づいた対策の指示をプラントに指令信号として送り、さらに異常対策記録保持部8に記録操作の指示を送ることを可能としている。   The user interface unit 9 includes a process variable registration unit 3, a process variable classification user interface unit 4, and a process variable correlation definition interface unit 6, and notifies the plant manager and operator of information from the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7. Then, a countermeasure instruction based on the countermeasure support information can be sent to the plant as a command signal, and a recording operation instruction can be sent to the abnormality countermeasure record holding unit 8.

異常診断モデル構築部5は、プロセス変数分類部51、過去(オフライン)データ抽出部52、プロセス変数相関定義部53、異常検出用データ定義部54、異常検出用データ寄与量定義部55および異常時対策支援情報定義部56を備えている。   The abnormality diagnosis model construction unit 5 includes a process variable classification unit 51, a past (offline) data extraction unit 52, a process variable correlation definition unit 53, an abnormality detection data definition unit 54, an abnormality detection data contribution amount definition unit 55, and an abnormality time. A countermeasure support information definition unit 56 is provided.

プロセス変数分類部51は、図2に示すように、プロセス変数分類ユーザインターフェイス部4の入力に従って、プロセス変数を入力変数と出力変数と中間変数に分類し、その情報を異常対策時に供給する。補足すると、プロセス変数分類部51は、n個のプロセス変数を、状態量であって性能指標を表すp個(但し、1≦p<n)の出力変数Yと、操作量を表すL個(但し、1≦L<n)の入力変数Uと、状態量であって管理・監視値を表すm個(但し、0≦m<n)の中間変数Zとに分類した結果を示す分類情報を記憶する機能をもっている。   As shown in FIG. 2, the process variable classification unit 51 classifies process variables into input variables, output variables, and intermediate variables according to the input of the process variable classification user interface unit 4 and supplies the information at the time of countermeasure against abnormality. Supplementally, the process variable classifying unit 51 divides n process variables into p (where 1 ≦ p <n) output variables Y that are state quantities and performance indicators, and L ( However, classification information indicating the result of classification into input variables U of 1 ≦ L <n) and m intermediate variables Z (0 ≦ m <n) which are state quantities and represent management / monitoring values. Has a function to remember.

過去(オフライン)データ抽出部52は、プロセス計測データ収集・保存部2からプロセス変数登録部3で登録された変数の過去のオフラインデータを抽出する。   The past (offline) data extraction unit 52 extracts past offline data of variables registered by the process variable registration unit 3 from the process measurement data collection / storage unit 2.

プロセス変数相関定義部53は、過去(オフライン)データ抽出部52で抽出されたオフラインデータを用いて、プロセス変数登録部3で定義されたプロセス変数間の相関情報を定義する。補足すると、プロセス変数相関定義部53は、分類情報およびn個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、図3〜図6に示すように、当該分類情報が示す分類した結果を含んで当該n個のプロセス変数相互間の相関を示す相関情報を定義する。なお、プロセス変数相関定義部53は、n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データの相関行列又は主成分負荷行列に基づいて、相関情報を定義してもよい。また、プロセス変数相関定義部53は、n個のプロセス変数相互間の相関の有無あるいは強度を表すn行n列のテーブルを相関情報として備えてもよい。この場合、プロセス変数相関定義インターフェイス部6は、ユーザの操作に応じて、この相関情報のテーブルを表示すると共に、当該テーブルの内容を修正する。   The process variable correlation definition unit 53 uses the offline data extracted by the past (offline) data extraction unit 52 to define correlation information between the process variables defined by the process variable registration unit 3. Supplementally, the process variable correlation definition unit 53 includes the classification result indicated by the classification information as shown in FIGS. 3 to 6 from the time series data over a predetermined period of the classification information and n process variables. Correlation information indicating the correlation among the n process variables is defined. Note that the process variable correlation definition unit 53 may define correlation information based on a correlation matrix or principal component load matrix of time-series data over a predetermined period of n process variables. Further, the process variable correlation definition unit 53 may include a table of n rows and n columns representing the presence or absence or strength of correlation between n process variables as correlation information. In this case, the process variable correlation definition interface unit 6 displays this correlation information table and corrects the contents of the table in accordance with the user's operation.

異常検出用データ定義部54は、過去(オフライン)データ抽出部52で抽出されたオフラインデータを用いて、異常検出用データの合成方法を定義する。補足すると、異常検出用データ定義部54は、n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、n個よりも少ないq個(但し、1≦q≪n)の異常検出用データを生成する式と、異常検出用データに基づいて異常の有無又は異常強度の判断を行う判断基準とを定義する。   The abnormality detection data definition unit 54 uses the offline data extracted by the past (offline) data extraction unit 52 to define a method for synthesizing the abnormality detection data. Supplementally, the abnormality detection data definition unit 54 generates q pieces of abnormality detection data less than n (where 1 ≦ q << n) from time-series data over a predetermined period of n process variables. And a criterion for determining the presence or absence of abnormality or the strength of abnormality based on the abnormality detection data.

ここで、異常検出用データ定義部54は、主成分分析(PCA)、潜在変数射影法(PLS)、主成分回帰(PCR)、正準相関解析(CVA)、マハラノビス距離、ロバスト主成分分析(Robust PCA)、カーネル主成分分析(Kernel PCA)、判別分析、ファジィC-meansクラスタリング、K-meansクラスタリング、サポートベクトルマシン(SVM)、リレバンスベクトルマシン(RVM)および部分空間法のうちの少なくとも一つ以上の方法を用いて異常検出用データを生成する式を定義してもよい。   Here, the anomaly detection data definition unit 54 performs principal component analysis (PCA), latent variable projection (PLS), principal component regression (PCR), canonical correlation analysis (CVA), Mahalanobis distance, and robust principal component analysis ( Robust PCA), kernel principal component analysis (Kernel PCA), discriminant analysis, fuzzy C-means clustering, K-means clustering, support vector machine (SVM), relevance vector machine (RVM), and subspace method You may define the formula which produces | generates the data for abnormality detection using two or more methods.

異常検出用データ寄与量定義部55は、異常検出用データ定義部54で定義された異常検出用データに対するプロセス変数登録部3で登録されたプロセス変数の寄与量(n個のプロセス変数の時系列データの各々の寄与量)を定義する。なお、異常検出用データ寄与量定義部55は、n個のプロセス変数の中の着目するプロセス変数kの寄与量(但し、k=1,2,…,n)を、以下の[a]〜[c]のいずれかにより定義してもよい。   The anomaly detection data contribution amount definition unit 55 is a process variable contribution amount registered in the process variable registration unit 3 with respect to the anomaly detection data defined by the anomaly detection data definition unit 54 (time series of n process variables). Each contribution of data). The anomaly detection data contribution amount definition unit 55 calculates the contribution amount of the target process variable k among the n process variables (where k = 1, 2,..., N) from the following [a] to You may define by either of [c].

[a]異常検出用データ定義部54により定義された異常検出用データからプロセス変数kが張る空間へ射影することによって定義する。
[b]異常検出用データをn個の成分の和に分解し、プロセス変数kのみが影響を与えるk番目の成分として定義する。
[c]独立性成分分析を用いて定義する。
[A] It is defined by projecting from the anomaly detection data defined by the anomaly detection data defining unit 54 to the space defined by the process variable k.
[B] The abnormality detection data is decomposed into the sum of n components and defined as the k-th component that only the process variable k affects.
[C] Define using independent component analysis.

異常時対策支援情報定義部56は、プロセス変数分類部51からの入力変数と出力変数と中間変数の分類情報と、プロセス変数相関定義部53で定義されたプロセス変数間の相関情報と、異常検出用データ寄与量定義部55で定義された寄与量に関する情報から、異常時における対策方法をアドバイスするための支援情報を出すためのルールを定義する。   The abnormality countermeasure support information definition unit 56 includes classification information of input variables, output variables, and intermediate variables from the process variable classification unit 51, correlation information between process variables defined by the process variable correlation definition unit 53, and abnormality detection. A rule for providing support information for advising a countermeasure method at the time of abnormality is defined from the information regarding the contribution amount defined by the data contribution amount definition unit 55.

補足すると、異常時対策支援情報定義部56は、異常時の異常要因候補となるプロセス変数である異常要因候補変数のうちの所定の上位の異常要因候補変数を抽出する第1ルールと、図7に示すように、抽出した異常要因候補変数を相関情報に基づいて出力変数Yと入力変数Uと中間変数Zとに分類する第2ルールと、図8および図9に示すように、当該分類した結果に応じて異常時の対策を支援するメッセージを含む対策支援情報を提供する第3ルールとを定義する。   Supplementally, the abnormality countermeasure support information defining unit 56 extracts a first upper-order abnormality factor candidate variable from among abnormality factor candidate variables that are process variables that are abnormality factor candidates at the time of abnormality, and FIG. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the second rule for classifying the extracted abnormal factor candidate variables into the output variable Y, the input variable U, and the intermediate variable Z based on the correlation information is classified. A third rule that provides countermeasure support information including a message that supports countermeasures in case of abnormality is defined according to the result.

ここで、第2ルールとしては、抽出された異常要因候補変数を、分類情報に基づいて、入力変数Uに属する入力要因変数FU、出力変数Yに属する出力要因変数FY、中間変数Zに属する中間要因変数FZに分類するルールを含んでもよい。   Here, as the second rule, the extracted abnormal factor candidate variables are classified into the input factor variable FU belonging to the input variable U, the output factor variable FY belonging to the output variable Y, and the intermediate belonging to the intermediate variable Z based on the classification information. A rule for classification into the factor variable FZ may be included.

第3ルールとしては、第4ルールA、第5ルールBおよび第6ルールCを含んでもよい。   The third rule may include a fourth rule A, a fifth rule B, and a sixth rule C.

第4ルールAは、異常要因候補変数に出力要因変数FYを含む場合には、当該出力要因変数FYが悪化していることを通知すると共に、相関情報により当該出力要因変数FYと相関があると定義された入力変数Uの値を確認し見直す様促すメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定している。   When the fourth rule A includes the output factor variable FY in the abnormal factor candidate variable, the fourth rule A notifies that the output factor variable FY has deteriorated and is correlated with the output factor variable FY by the correlation information. It provides that countermeasure support information including a message that prompts the user to confirm and review the value of the defined input variable U is provided.

また、第4ルールAとしては、当該入力変数Uに入力要因変数FUが含まれる場合には、当該入力要因変数FUを重点的に見直す様に促すメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定することが好ましい。   The fourth rule A stipulates that when the input factor variable FU is included in the input variable U, countermeasure support information including a message that prompts the user to review the input factor variable FU is provided. It is preferable to do.

また、第4ルールAとしては、相関情報により当該出力要因変数FYと相関があると定義された中間変数Z(一般には複数個)を管理し、中間変数Zに中間要因変数FZが含まれる場合には、当該中間要因変数FZの値の管理を正常値に戻す様に促すメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定することが更に好ましい。   Further, as the fourth rule A, the intermediate variable Z (generally a plurality) defined as correlated with the output factor variable FY by the correlation information is managed, and the intermediate factor Z includes the intermediate factor variable FZ. More preferably, the provision of countermeasure support information including a message prompting the management of the value of the intermediate factor variable FZ to return to a normal value is provided.

第5ルールBは、異常要因候補変数に出力要因変数FYを含まないが入力要因変数FUを含む場合には、当該入力要因変数FUが通常時から逸脱した異常状態であり、この入力要因変数FUで表される操作量を見直す様促すと共に、相関情報により当該入力要因変数FUと相関があると定義された出力変数Yが今後悪化する可能性があることを通知するメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定している。   The fifth rule B is an abnormal state in which the input factor variable FU deviates from the normal time when the abnormal cause candidate variable does not include the output factor variable FY but includes the input factor variable FU. The countermeasure support information including a message notifying that there is a possibility that the output variable Y defined as having correlation with the input factor variable FU by the correlation information may deteriorate in the future. It stipulates that it will be provided.

また、第5ルールBとしては、この規定に加え、相関情報により当該入力要因変数FUと相関があると定義された中間変数Zについても今後悪化する可能性があることと、中間変数Zの中に中間要因変数FZが含まれる場合には、この悪化要因が当該入力要因変数FUによって引き起こされた可能性があることとを通知するメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定することが更に好ましい。   Further, as the fifth rule B, in addition to this rule, the intermediate variable Z defined as correlated with the input factor variable FU by the correlation information may be deteriorated in the future. In the case where the intermediate factor variable FZ is included, it is further defined that provision of countermeasure support information including a message notifying that the deterioration factor may be caused by the input factor variable FU is provided. preferable.

第6ルールCは、異常要因変数が中間要因変数FZのみである場合には、当該中間要因変数FZが悪化していることを通知すると共に、相関情報により当該中間要因変数FZと相関があると定義された出力変数Yが今後悪化する可能性があることを通知するメッセージを含む対策支援情報を提供する旨を規定している。   When the abnormal factor variable is only the intermediate factor variable FZ, the sixth rule C notifies that the intermediate factor variable FZ has deteriorated and is correlated with the intermediate factor variable FZ by the correlation information. It defines that countermeasure support information including a message notifying that the defined output variable Y may deteriorate in the future is provided.

また、第6ルールCとしては、この規定に加え、相関情報により当該中間要因変数FZと相関があると定義された入力変数Uの値を確認し、操作変更の必要性を検討することを促すメッセージを含む旨を規定することが更に好ましい。   Further, as the sixth rule C, in addition to this rule, the value of the input variable U that is defined as correlated with the intermediate factor variable FZ is confirmed by the correlation information, and the necessity of changing the operation is examined. It is further preferable to define that the message is included.

一方、異常監視・診断・対策支援部7は、現在(オンライン)データ抽出部71、異常検出部72、異常要因変数分離部73および異常対策支援情報提供部74を備えている。   On the other hand, the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 includes a current (online) data extraction unit 71, an abnormality detection unit 72, an abnormality factor variable separation unit 73, and an abnormality countermeasure support information provision unit 74.

現在(オンライン)データ抽出部71は、プロセス計測データ収集・保存部2に保存された各種時系列データの中から、プロセス変数登録部3で登録された変数の現在のオンラインデータを抽出する。   The current (online) data extraction unit 71 extracts the current online data of the variable registered by the process variable registration unit 3 from the various time series data stored in the process measurement data collection / storage unit 2.

異常検出部72は、現在(オンライン)データ抽出部71で抽出されたオンラインデータを、異常検出用データ定義部54で定義された異常検出用データの演算式に入力して異常検出用データを生成することにより現在の異常度を調べ、予め設定した異常・正常の判断基準に従って、異常の有無を検出する。補足すると、異常検出部72は、保存された所定時刻のn個のプロセス変数の時系列データ、および異常検出用データ定義手段の定義に従って当該所定時刻の時系列データに対応する異常検出用データを生成し、この異常検出用データに基づいて、当該所定時刻のデータの異常の有無を検出(診断)する。   The anomaly detector 72 generates the anomaly detection data by inputting the online data extracted by the current (online) data extractor 71 into the anomaly detection data calculation formula defined by the anomaly detection data definition unit 54 Thus, the current abnormality degree is checked, and the presence or absence of abnormality is detected in accordance with a preset abnormality / normality determination criterion. Supplementally, the abnormality detection unit 72 stores the time-series data of the n process variables stored at a predetermined time and the abnormality detection data corresponding to the time-series data at the predetermined time according to the definition of the abnormality detection data definition unit. Based on this abnormality detection data, the presence / absence of abnormality of the data at the predetermined time is detected (diagnosed).

異常要因変数分離部73は、異常検出部72において異常が検出された場合、異常検出用データ寄与量定義部55で定義された各プロセス変数の異常に対する寄与度を計算する。補足すると、異常要因変数分離部73は、異常検出部72による検出(診断)の結果、異常有りの場合には寄与量の定義に基づいて当該所定時刻の時系列データの寄与量を計算し、当該計算した寄与量および異常時対策支援情報定義部56の第1ルールに基づいて当該所定時刻の時系列データから異常要因候補変数を分離抽出する。   When an abnormality is detected by the abnormality detection unit 72, the abnormality factor variable separation unit 73 calculates the degree of contribution of each process variable defined by the abnormality detection data contribution amount definition unit 55 to the abnormality. Supplementally, the abnormality factor variable separation unit 73 calculates the contribution amount of the time series data at the predetermined time based on the definition of the contribution amount when there is an abnormality as a result of the detection (diagnosis) by the abnormality detection unit 72, Based on the calculated contribution amount and the first rule of the abnormality countermeasure support information definition unit 56, the abnormal factor candidate variable is separated and extracted from the time-series data at the predetermined time.

異常対策支援情報提供部74は、図10および図11に示すように、異常要因変数分離部73で抽出された所定の上位の異常要因候補となるプロセス変数の情報と、相関情報と、異常時対策支援情報定義部56で定義した第2ルールおよび第3ルールに従って、異常時の対策支援情報をユーザインターフェイス部9を通してオペレータに提供する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the abnormality countermeasure support information providing unit 74 includes information on process variables, which are predetermined higher-order abnormality factor candidates extracted by the abnormality factor variable separation unit 73, correlation information, According to the second rule and the third rule defined by the countermeasure support information definition unit 56, the countermeasure support information at the time of abnormality is provided to the operator through the user interface unit 9.

次に、以上のように構成されたプロセス監視システムの作用を説明する。   Next, the operation of the process monitoring system configured as described above will be described.

まず、下水高度処理プロセス1では、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221によって、所定の周期でプロセスの情報が計測されている。これらの計測情報は、プロセス計測データ収集・保存部2によって、予め決められたフォーマットに従って、時系列データとして保存されている。   First, in the sewage altitude treatment process 1, process information is measured at a predetermined cycle by the operation amount sensor group of the various actuators 111 to 115 and the various process sensors 121 to 1221. These pieces of measurement information are stored as time series data by the process measurement data collection / storage unit 2 according to a predetermined format.

プロセス監視・診断・支援装置を構築する際、まず、プロセス変数登録部3では、プロセス計測データ収集・保存部2に保存されており、各種アクチュエータ111〜115の操作量センサ群、および各種プロセスセンサ121〜1221で計測されている項目の中で、どの変数をプロセス監視・診断・支援装置を構成する際に利用するかを定義する。   When constructing a process monitoring / diagnosis / support apparatus, first, the process variable registration unit 3 stores the process measurement data collection / storage unit 2, the operation amount sensor groups of the various actuators 111 to 115, and the various process sensors. Of the items measured in 121 to 1211, which variable is used when configuring the process monitoring / diagnosis / support apparatus is defined.

例えば、好気槽104に酸素を供給するブロワおよびその供給空気流量センサ112に対応する“[1]空気供給量”、循環ポンプおよびその循環流量センサ113に対応する“[2]循環流量”、返送汚泥ポンプおよびその返送流量センサ114に対応する“[3]返送流量”、最終沈澱池余剰汚泥引きぬきポンプおよびその引き抜き流量センサ115に対応する“[4]余剰流量”、雨量センサ121に対応する“[5]雨量”、流入下水量を計測する下水流入量センサ122に対応する“[6]下水流入量”、流入下水に含まれる全窒素量を計測する流入TNセンサ123に対応する“[7]流入TN”、流入下水に含まれる全リン量を計測する流入TPセンサ124に対応する“[8]流入TP”、流入下水に含まれる有機物量を計測する流入UVセンサあるいは流入CODセンサ125に対応する“[9]流入UV”、嫌気槽102のORPを計測する嫌気槽ORPセンサ126に対応する“[10]嫌気槽ORP”、嫌気槽102のpHを計測する嫌気槽PHセンサ127に対応する“[11]嫌気槽pH”、無酸素槽103のORPを計測する無酸素槽ORPセンサ128に対応する“[12]無酸素槽ORP”、無酸素槽103のpHを計測する無酸素槽pHセンサ129に対応する“[13]無酸素槽pH”、好気槽104のリン酸濃度を計測するリン酸センサ1210に対応する“[14]好気PO4−P”、好気槽104の溶存酸素濃度を計測するDOセンサ1211に対応する“[15]好気槽DO”、好気槽104のアンモニア濃度を計測するアンモニアセンサ1212に対応する“[16]好気槽NH4−N”、反応槽102〜104の少なくとも1ヶ所の槽で活性汚泥量を計測するMLSSセンサ1213に対応する“[17]好気槽MLSS”、反応槽102〜104の少なくとも1ヶ所の槽で水温を計測する水温センサ1214に対応する“[18]反応槽水温”、放流下水に含まれる全窒素量を計測する放流TNセンサ1219に対応する“[19]放流TN”、放流下水に含まれる全リン量を計測する放流TPセンサ1220に対応する“[20]放流TP”を利用する変数として登録する。この登録をユーザが容易に実施できるように監視画面上などのGUIとして登録画面を構築しておくことが好ましい。   For example, “[1] Air supply amount” corresponding to the blower for supplying oxygen to the aerobic tank 104 and its supply air flow rate sensor 112, “[2] Circulation flow rate” corresponding to the circulation pump and its circulation flow rate sensor 113, "[3] Return flow rate" corresponding to the return sludge pump and its return flow sensor 114, "[4] Surplus flow rate" corresponding to the final sedimentation basin excess sludge pulling pump and its extraction flow sensor 115, corresponding to the rain sensor 121 “[5] Rainfall”, “[6] Sewage inflow” corresponding to the sewage inflow sensor 122 that measures the inflow sewage, “corresponding to the inflow TN sensor 123 that measures the total amount of nitrogen contained in the inflow sewage” [7] Inflow TN ”,“ [8] Inflow TP ”corresponding to the inflow TP sensor 124 that measures the total amount of phosphorus contained in the inflow sewage, and the amount of organic matter contained in the inflow sewage “[9] Inflow UV” corresponding to the inflow UV sensor or the inflow COD sensor 125, “[10] Anaerobic tank ORP” corresponding to the anaerobic tank ORP sensor 126 for measuring the ORP of the anaerobic tank 102, pH of the anaerobic tank 102 "[11] Anaerobic tank pH" corresponding to the anaerobic tank PH sensor 127 for measuring the oxygen, "[12] Anoxic tank ORP", corresponding to the anaerobic tank ORP sensor 128 for measuring the ORP of the oxygen-free tank 103, oxygen-free “[13] Oxygen tank pH” corresponding to the anaerobic tank pH sensor 129 for measuring the pH of the tank 103, “[14] Aerobic corresponding to the phosphate sensor 1210 for measuring the phosphoric acid concentration in the aerobic tank 104. PO4-P "," [15] Aerobic tank DO "corresponding to the DO sensor 1211 that measures the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank 104, Ammoni that measures the ammonia concentration in the aerobic tank 104 "[16] Aerobic tank ML4-N" corresponding to the sensor 1212 and "[17] Aerobic tank MLSS" corresponding to the MLSS sensor 1213 that measures the amount of activated sludge in at least one of the reaction tanks 102 to 104. "[18] Reaction tank water temperature" corresponding to the water temperature sensor 1214 for measuring the water temperature in at least one of the reaction tanks 102 to 104, corresponding to the discharge TN sensor 1219 for measuring the total amount of nitrogen contained in the discharged sewage. “[19] Discharge TN” is registered as a variable using “[20] Discharge TP” corresponding to the discharge TP sensor 1220 for measuring the total amount of phosphorus contained in the discharged sewage. It is preferable to construct a registration screen as a GUI on the monitoring screen so that the user can easily perform this registration.

このようなプロセス変数を登録する機能が、プロセス変数登録部3の作用である。   The function of registering such process variables is the function of the process variable registration unit 3.

次にプロセス変数分類ユーザインターフェイス部4では、図2に示す様な登録されたプロセス変数の一覧表を監視画面上のGUIとして表示し、その中で、入力変数と出力変数と中間変数を選択できるようにしておく。図2では、入力変数、出力変数、中間変数の欄に○を付けて示しているが、実際の監視画面(GUI)構築時には、チェックボックスの様なものでチェックするようにしておく。また、デフォルト状態を中間変数としておいて、その中から、入力変数と出力変数だけを選択できるようにしておく方がチェックする労力を省略でき、効率的である。このようなGUIが請求項2に対応するプロセス分類ユーザインターフェイスの例であり、プロセス変数分類ユーザインターフェイス部4の作用の例である。   Next, the process variable classification user interface unit 4 displays a list of registered process variables as shown in FIG. 2 as a GUI on the monitoring screen, and among them, an input variable, an output variable, and an intermediate variable can be selected. Keep it like that. In FIG. 2, the input variable, output variable, and intermediate variable fields are indicated by a circle. However, when an actual monitoring screen (GUI) is constructed, a check box is used for checking. Also, it is more efficient to save the labor of checking if the default state is set as an intermediate variable and only the input variable and the output variable can be selected. Such a GUI is an example of a process classification user interface corresponding to claim 2 and an example of the operation of the process variable classification user interface unit 4.

次に、プロセス変数分類部51では、プロセス変数登録部3で登録された変数をプロセス変数分類ユーザインターフェイス部4でチェックした基準に従って、登録したプロセス変数を、プロセスの操作量を表す入力変数と、プロセスの性能指標を表す出力変数と、プロセスの管理値などに対応する中間変数の3つに分類する。   Next, in the process variable classification unit 51, the registered process variable is converted into an input variable that represents the manipulated variable of the process according to the criteria that the variable registered in the process variable registration unit 3 is checked in the process variable classification user interface unit 4. There are three categories: output variables representing process performance indicators and intermediate variables corresponding to process management values.

上記の例の場合は例えば下記の様に分類する。   The above example is classified as follows, for example.

入力変数:[1]空気供給量、[2]循環流量、[3]返送流量、[4]余剰流量。   Input variables: [1] air supply amount, [2] circulation flow rate, [3] return flow rate, [4] surplus flow rate.

出力変数:[19]放流TN、[20]放流TP。   Output variables: [19] discharge TN, [20] discharge TP.

中間変数:[5]雨量、[6]下水流入量、[7]流入TN、[8]流入TP、[9]流入UV、[10]、嫌気槽ORP、[11]嫌気槽pH、[12]無酸素槽ORP、[13]無酸素槽pH、[14]好気槽PO4−P、[15]好気槽DO、[16]好気槽NH4−N、[17]好気槽MLSS、[18]反応槽水温。   Intermediate variables: [5] Rainfall, [6] Sewage inflow, [7] Inflow TN, [8] Inflow TP, [9] Inflow UV, [10], Anaerobic tank ORP, [11] Anaerobic tank pH, [12 ] Oxygen tank ORP, [13] Oxygen tank pH, [14] Aerobic tank PO4-P, [15] Aerobic tank DO, [16] Aerobic tank NH4-N, [17] Aerobic tank MLSS, [18] Reaction vessel water temperature.

入力変数は、ブロワ(送風機)やポンプを操作させることによって直接変化させることのできる変数であり、このようなもの以外には、薬品類の注入量や下水処理プロセスに水をくみ上げる揚水量(揚水ポンプ)なども入力変数となり得る。   Input variables are variables that can be changed directly by operating a blower (blower) or pump. Besides these, the amount of pumped water (pumped water) that pumps water into the injection amount of chemicals and the sewage treatment process Pump) etc. can also be input variables.

出力変数は、下水処理の直接的な目的が放流水質を規制値範囲内に維持することであるので、上記の様な放流水質が出力変数となる。上記以外にも監視すべき放流水質があれば、それも出力変数となり得る。さらに、放流水質に放流水量を掛けた放流水質負荷量なども出力変数となり得る。さらには、電力量などを監視している場合には消費電力量やそれを処理量で割ったエネルギ原単位なども出力変数となり得る。   Since the direct purpose of the sewage treatment is to maintain the discharged water quality within the regulation value range, the output variable is the output variable as described above. In addition to the above, if there is effluent quality to be monitored, it can also be an output variable. Furthermore, the discharge water quality load amount obtained by multiplying the discharge water quality by the discharge water amount can be an output variable. Furthermore, when the amount of power is monitored, the amount of power consumption or the energy intensity obtained by dividing the amount of power by the processing amount can also be an output variable.

中間変数は、上記に示した通り、プロセスの状態やプロセスへの入力される外乱要素を表すものであり、上記の様な直接的な管理・監視値だけでなく、これらを用いて変換される管理値を中間変数として定義してもよい。典型的な例としては、HRT(水理学的滞留時間)、SRT(汚泥滞留時間)、A−SRT(好気槽汚泥滞留時間)、あるいはBOS−SS負荷、など下水処理プロセス特有の管理値である。これらの値を予め計算する式を組み込むことにより、これらを中間変数として含めても良い。   As shown above, the intermediate variable represents the state of the process and the disturbance element input to the process, and is converted using these as well as the direct management / monitoring values as described above. Management values may be defined as intermediate variables. Typical examples include control values specific to sewage treatment processes such as HRT (hydraulic residence time), SRT (sludge residence time), A-SRT (aerobic tank sludge residence time), or BOS-SS load. is there. These may be included as intermediate variables by incorporating formulas that pre-calculate these values.

なお、中間変数と出力変数の分類の客観的な基準はなくやや主観的であるが、このプロセス監視・診断・支援装置を構築する当事者の判断で、適宜定義してよい。   Although there is no objective standard for classification of intermediate variables and output variables, it is somewhat subjective, but it may be defined as appropriate at the judgment of the parties who construct this process monitoring / diagnosis / support apparatus.

これが、プロセス変数分類部51の作用である。   This is the function of the process variable classification unit 51.

次に、過去(オフライン)データ抽出部52では、プロセス計測データ収集・保存部2に保存されている過去のプロセスデータの中から、プロセス変数登録部3で登録された変数の所定の期間にわたる過去のデータを抽出する。この際、「所定の期間」はユーザが適宜選択しやすいように、プロセス変数登録部3と共に監視画面上などのGUIとして実装しておくことが好ましい。以下、ここで抽出した過去の時系列データをXと記載することにする。このXは行方向に変数(上記の場合[1]〜[20]の変数)、列方向に上記で定義した「所定の期間」にわたる時系列サンプル(時系列データ)を持つ行列であり、以下、説明に際しては変数の数をn、時系列データ数をmとする。従って、Xはm×nの時系列データである。これが、過去(オフライン)データ抽出部52の作用である。   Next, in the past (offline) data extraction unit 52, the past over a predetermined period of the variable registered in the process variable registration unit 3 from the past process data stored in the process measurement data collection / storage unit 2. Extract the data. At this time, it is preferable that the “predetermined period” is implemented as a GUI on the monitoring screen together with the process variable registration unit 3 so that the user can easily select as appropriate. Hereinafter, the past time series data extracted here will be described as X. This X is a matrix having variables in the row direction (variables [1] to [20] in the above case) and time series samples (time series data) over the “predetermined period” defined above in the column direction. In the description, the number of variables is n and the number of time series data is m. Therefore, X is m × n time-series data. This is the operation of the past (offline) data extraction unit 52.

次に、プロセス変数相関定義部53では、過去(オフライン)データ抽出部52で抽出したXから欠測データやアウトライアの除去や、物理的な次元の異なる複数の監視項目(監視モデル構成変数)の正規化(=平均値を引いて分散で割る)などを適切に行った上でXの相関行列を求める。この際、必要に応じてデシメーション(時系列サンプルを所定の周期で間引くこと)なども行っても良く、この場合は時系列データ数mが変化することになるが、以下では、このように適切に処理されたデータを改めてXと記述する。Xの相関行列は、各変数が正規化されている場合には分散共分散行列と一致し、単純に以下の式で計算できる。   Next, the process variable correlation definition unit 53 removes missing data and outliers from the X extracted by the past (offline) data extraction unit 52, and a plurality of monitoring items (monitoring model configuration variables) having different physical dimensions. The correlation matrix of X is obtained after appropriately performing normalization (= subtracting the average value and dividing by the variance). At this time, if necessary, decimation (thinning time-series samples at a predetermined period) may be performed. In this case, the number m of time-series data changes. The data processed in (1) is described again as X. The correlation matrix of X matches the variance-covariance matrix when each variable is normalized, and can be simply calculated by the following formula.

相関行列 S=XT X (1)
(1)式はプロセス変数の数n×nの行列を表し、その各要素は−1から1までの相関係数を表す実数となる。また相関係数の定義より、対角要素は全て1(自分自身との相関係数は1)な対称行列(aとbの相関とbとaの相関は同じ)となる。この(1)式の相関係数に対して適当な基準を設けて、相関の有無や強度を定義しておく。最も単純な定義は、相関の有無を基準とするものであり、例えば、図3に示すように、相関判定ルール(例1)を定義できる。
Correlation matrix S = X T X (1)
Expression (1) represents a matrix of the number of process variables n × n, and each element thereof is a real number representing a correlation coefficient from −1 to 1. Further, from the definition of the correlation coefficient, the diagonal elements are all 1 (the correlation coefficient with itself is 1) and the symmetric matrix (the correlation between a and b is the same as the correlation between b and a). Appropriate criteria are set for the correlation coefficient of the equation (1), and the presence or strength of correlation is defined. The simplest definition is based on the presence or absence of correlation. For example, a correlation determination rule (example 1) can be defined as shown in FIG.

ここで、Thは相関の有無を判断する基準で、例えば、Th=0.5やTh=0.7(Th2≒0.5)などとすれば良い。また、相関有=1、相関無=0や相関有=○、相関無=×という様に適当な表現形式を用いる。また、SSは、相関の有無を表す行列であり、これがプロセス変数相関定義部53で定義される行列の例である。   Here, Th is a reference for determining the presence or absence of correlation, and for example, Th = 0.5 or Th = 0.7 (Th2≈0.5) may be used. Also, an appropriate expression format is used, such as “correlation = 1”, “no correlation = 0”, “correlation = O”, and “no correlation = x”. SS is a matrix indicating the presence or absence of correlation, and this is an example of a matrix defined by the process variable correlation definition unit 53.

他の例としては、相関の強度を何段階かにわけて判断するものであり、例えば、3段階に分ける場合には、図4に示すように、相関判定ルール(例2)を設定してもよい。   As another example, the strength of the correlation is determined in several steps. For example, in the case of dividing into three steps, a correlation determination rule (example 2) is set as shown in FIG. Also good.

ここで、Th1とTh2は、0<Th2<Th1<1を満たす閾値であり、例えばTh1=0.7、Th2=0.5などとして設定すれば良い。また、強相関=2、弱相関=1、相関無=0や強相関=◎、弱相関=○、相関無=×という様に適当な表現形式を用いることができる。   Here, Th1 and Th2 are thresholds satisfying 0 <Th2 <Th1 <1, and may be set as Th1 = 0.7, Th2 = 0.5, for example. Also, an appropriate expression format can be used such as strong correlation = 2, weak correlation = 1, no correlation = 0, strong correlation ==, weak correlation = ◯, no correlation = ×.

さらに、単純に各変数同士の相関という観点からだけでなく、後述する主成分分析のローディング行列を用いて各変数間の関係の有無(あるいは強さ)を定義することもできる。全変数を考慮したサイズn×n主成分ローディングをPaとし、そのk行j列をPa(k,j)と記載することにする。 Further, not only from the viewpoint of correlation between variables, but also the presence or absence (or strength) of the relationship between the variables can be defined using a loading matrix for principal component analysis described later. The size n × n principal component loading considering all variables and P a, will be described the k-th row and j-th column P a (k, j) and.

a(k,j)は、ローディング行列Paが正規直交行列になるという性質から、その要素は−1から1までの範囲の値をとり、また、Paのk行で定義される第i主成分(以下、Pa(k,:)と記述)の2乗和Σ_{j=1}^{15}Pa(k,j)2は、1となる。これは、Pa(k,j)2の平均値が1/nであることを意味する。この性質を利用すると、各々の変数の関係の有無を図5に示すような相関判定ルール(例3)で決定することができる。 P a (k, j) has a property that the loading matrix P a becomes an orthonormal matrix, and its elements take values in the range from −1 to 1, and are defined by k rows of P a . The square sum Σ_ {j = 1} ^ {15} P a (k, j) 2 of the i principal component (hereinafter referred to as P a (k, :)) is 1. This means that the average value of P a (k, j) 2 is 1 / n. If this property is used, the presence or absence of the relationship between each variable can be determined by a correlation determination rule (example 3) as shown in FIG.

上記では、主成分ローディング行列(主成分負荷行列)の第k行に示される第k主成分の平均値よりも大きいもの同士は互いに関連しているという基準で関係性を規定しているものである。もちろん、平均値1/nを適宜修正して異なる閾値とすることもできるし、相関判定ルールの例2の様に複数の閾値で関係の強さを定義することもできる。   In the above, the relationship is defined based on the criterion that the components larger than the average value of the k-th principal component shown in the k-th row of the principal component loading matrix (principal component loading matrix) are related to each other. is there. Of course, the average value 1 / n can be appropriately modified to have different threshold values, or the strength of the relationship can be defined by a plurality of threshold values as in the correlation determination rule example 2.

この様にしてプロセス変数間の関係(あるいは相関)の強さを定義した例を図6に示す。プロセス変数相関定義部53では、何らかの機械的な手段で結果的に図6に示す様にプロセス変数間の相関が定義される。この際、注意すべきことは、プロセス変数分類部51で分類した入力変数と中間変数と出力変数を図6に示すように分類して保持しておくことであり、このことが後述の異常時対策支援を行う際のポイントとなる。   FIG. 6 shows an example in which the strength of the relationship (or correlation) between process variables is defined in this way. In the process variable correlation definition section 53, the correlation between the process variables is finally defined as shown in FIG. 6 by some mechanical means. At this time, it should be noted that the input variables, intermediate variables, and output variables classified by the process variable classification unit 51 are classified and held as shown in FIG. It becomes a point when providing countermeasure support.

上記の実施形態は、請求項5に対応するプロセス変数定義手段の例となっている。以上がプロセス変数相関定義部53の作用である。   The above embodiment is an example of the process variable defining means corresponding to claim 5. The above is the operation of the process variable correlation definition unit 53.

この際、図6に示す様なプロセス変数間の相関を表す表が監視画面上のGUIを通してユーザに提示されていることが望ましい。この場合、プロセス変数相関定義インターフェイス部6によって、この表の中の相関の有無や強さをユーザが適宜書き換えられる様にしておく。そうすると、上記の様に機械的に決定された相関関係に対して、ユーザが疑問を感じて適宜修正したい場合に、容易にユーザの要求をシステムの中に反映させることができる。この際、予めユーザに相関の有無を定義することを要求するのではなく、あくまでも機械的に定義された相関に対してユーザがカスタマイズしたい場合に、それを可能にするように構成されている点が本実施形態のポイントである。   At this time, it is desirable that a table showing the correlation between the process variables as shown in FIG. 6 is presented to the user through the GUI on the monitoring screen. In this case, the process variable correlation definition interface unit 6 allows the user to appropriately rewrite the presence / absence and strength of the correlation in this table. Then, when the user feels a doubt and wants to correct the correlation determined mechanically as described above, the user's request can be easily reflected in the system. In this case, it does not require the user to define the presence or absence of correlation in advance, but it is configured to enable it when the user wants to customize the correlation defined mechanically Is the point of this embodiment.

この作用が請求項6に対応するユーザインターフェイスの例であり、プロセス変数相関定義インターフェイス部6の作用例である。   This action is an example of a user interface corresponding to claim 6 and an action example of the process variable correlation definition interface unit 6.

次に、異常検出用データ定義部54では、多変量解析や機械学習の様々な方法を過去(オフライン)データ抽出部52で抽出したXに適用することによって、少数の異常検出用データを生成する。ここで重要なことはこの異常検出用データがXから生成されており、従ってn個のプロセス変数の情報を含んでいることと、異常検出用データがnよりもずっと少ない1〜2個程度の少数になっていることである。   Next, the abnormality detection data definition unit 54 generates a small number of abnormality detection data by applying various methods of multivariate analysis and machine learning to X extracted by the past (offline) data extraction unit 52. . What is important here is that the abnormality detection data is generated from X, and therefore includes information on n process variables, and the abnormality detection data is much smaller than n and about 1-2. It is a small number.

このような方法として、プロセス診断技術として良く使われている方法は、MSPC(多変量統計的プロセス管理)と呼ばれ、通常主成分分析(PCA)や潜在変数射影法(PLS)を利用してQ統計量やT2統計量と呼ばれる異常検出用データを合成している。 As such a method, a method often used as a process diagnosis technique is called MSPC (multivariate statistical process management), and usually uses principal component analysis (PCA) or latent variable projection (PLS). Anomaly detection data called Q statistics and T 2 statistics are synthesized.

PCAはn個全ての変数を同等の変数として扱うのに対し、PLSはn個の変数を入力変数と出力変数に分離して扱う点が異なっている。   PCA treats all n variables as equivalent variables, whereas PLS treats n variables separately as input variables and output variables.

本実施形態では、プロセス変数を入力変数と出力変数と中間変数に分類しているが、これは、診断後の異常対策支援に用いるために分類しているものであり、この分類とは関係なくPCAあるいはPLSのいずれの方法を用いることもできる。PCAを適用する場合には、既に定義した入力変数と出力変数と中間変数を全く区別することなく適用すれば良い。PLSを用いる場合には、分類済の中間変数を入力変数か出力変数に再度振り分けることによって適用する。PLSの代わりに、PCAと重回帰分析を組み合わせたPCRを利用することもできる。その他にも、複数のプロセス変数が繰り返し異なる場所で計測されている場合などには、正準相関解析(CVA)を用いることもできる。このような例としては、例えば、水温、pH、導電率、硝酸、濁度、という5つの変数が水処理プロセスの複数の箇所で繰り返し測定されている様な場合が挙げられる。   In this embodiment, process variables are classified into input variables, output variables, and intermediate variables. However, this is classified for use in support of abnormality countermeasures after diagnosis, regardless of this classification. Either PCA or PLS can be used. When applying PCA, input variables, output variables, and intermediate variables that have already been defined may be applied without any distinction. When PLS is used, it is applied by reassigning the classified intermediate variables to input variables or output variables. Instead of PLS, PCR combining PCA and multiple regression analysis can be used. In addition, when a plurality of process variables are repeatedly measured at different places, canonical correlation analysis (CVA) can be used. As such an example, there may be mentioned a case where five variables such as water temperature, pH, conductivity, nitric acid, and turbidity are repeatedly measured at a plurality of locations in the water treatment process.

また、データの中にアウトライアなどが多量に含まれることが想定される場合には、例えば非特許文献1「Mia Hubert , Peter J. Rousseeuw , Karlien V , “ROBPCA: a New Approach to Robust Principal Component Analysis (2005) ”Technometrics」および非特許文献2「C Croux, A Ruiz-Gazen 、High breakdown estimators for principal components: the projection-pursuit approach revisited ,Journal of Multivariate Analysis」などのアウトライアに対するロバスト性を考慮した様々なロバストPCAアルゴリズムを用いてもよい。あるいは、これを拡張してロバストPLSとして用いても良い。   In addition, when it is assumed that a large amount of outliers are included in the data, for example, Non-Patent Document 1 “Mia Hubert, Peter J. Rousseeuw, Karlien V,“ ROBPCA: a New Approach to Robust Principal Component Analysis (2005) “Technometrics” and non-patent document 2 “C Croux, A Ruiz-Gazen, High breakdown estimators for principal components: the projection-pursuit approach revisited, Journal of Multivariate Analysis” Various robust PCA algorithms may be used. Alternatively, this may be expanded and used as a robust PLS.

さらに、データ間に強い非線形の相関が想定される様な場合には、例えば、非特許文献3「K.-R. Muller, S. Mika, G. Ratsch, K. Tsuda, and B. Scholkopf, An introduction to kernel-based learning algorithms. IEEE Trans. Pattern Anal. Machine Intell. ,12(2):181.201, March 2001.」および非特許文献4「B. Scholkopf, A.J. Smola, and K.-R. Muller, Nonlinear component analysis as a kernel eigenvalue problem. Neural Computation, 10(5):1299.1319, 1998.」などに記載されているカーネルPCAなどの非線形性を考慮したPCAやこれを拡張してカーネルPLSとして用いても良い。さらに、非線形性とアウトライアの問題が両方存在している場合には、ロバストPCAとカーネルPCAを組み合わせた方法を用いることも可能である。   Furthermore, when a strong nonlinear correlation is assumed between the data, for example, Non-Patent Document 3 “K.-R. Muller, S. Mika, G. Ratsch, K. Tsuda, and B. Scholkopf, An Introduction to kernel-based learning algorithms. IEEE Trans. Pattern Anal. Machine Intell., 12 (2): 181.201, March 2001. ”and Non-Patent Document 4“ B. Scholkopf, AJ Smola, and K.-R. Muller , Nonlinear component analysis as a kernel eigenvalue problem. Neural Computation, 10 (5): 1299.1319, 1998. Also good. Furthermore, when both nonlinearity and outlier problems exist, a method combining a robust PCA and a kernel PCA can be used.

また、MSPCと類似の技術として、品質工学の分野で用いられるタグチ法などマハラノビス距離を用いて検出用データを生成することもできる。なお、マハラノビス距離を用いた検出用データは後述するPCAを用いたホテリングのT2統計量と本質的に同等のものであり、PCAを用いた方法では、PCAにより次元を低次元に落としている点が異なる。ただし、マハラノビス距離を用いた方法でも数値的安定化のために低次元化する場合があるので、本質的にはT2統計量とほぼ同一のものである。 Further, as a technique similar to MSPC, detection data can be generated using Mahalanobis distance such as Taguchi method used in the field of quality engineering. The detection data using the Mahalanobis distance is of T 2 statistic Hotelling essentially equivalent using PCA to be described later, in the method using the PCA, is casting the dimension to low dimension by PCA The point is different. However, even the method using the Mahalanobis distance may be reduced in order for numerical stabilization, and is essentially the same as the T 2 statistic.

また、異常検出をあるデータを正常クラスと異常クラスに識別する2クラスのクラスタリング問題としてとらえることにより、機械学習の分野で利用される各種のクラスタリングの技術を用いることができる。このようなものとして、判別分析、K-meansクラスタリング、ファジィC-meansクラスタリングの様なクラスタリングを用いてもよいし、サポートベクトルマシン(SVM)やベイズ推論を利用したリレバンスベクトルマシン(RVM)を2クラスのクラスタリングとして適用しても良い。これらのクラスタリングを利用する場合には、異常検出用データを適切に定義する必要があるが、最も単純な方法として、クラスタリングによって分離した正常クラスの中心からの距離を異常検出用データとして定義することができる。   In addition, by treating abnormality detection as a two-class clustering problem that identifies certain data as a normal class and an abnormal class, various clustering techniques used in the field of machine learning can be used. As such, clustering such as discriminant analysis, K-means clustering, fuzzy C-means clustering may be used, and support vector machines (SVM) and relevance vector machines (RVM) using Bayesian inference are used. You may apply as 2 classes of clustering. When using these clustering, it is necessary to define the data for anomaly detection appropriately, but the simplest method is to define the distance from the center of the normal class separated by clustering as the data for anomaly detection. Can do.

その他の機械学習分野の技術としては、画像認識の分野で良く用いられる部分空間法の技術を適用することもできる。この際、部分空間法で定義される「類似度」という概念を異常検出用データとして用いることができる。すなわち、正常データと類似度が遠いデータを異常データとして定義して利用することができる。ただし、類似度の概念は、後述するPCAによるQ統計量というものと非常に近い概念であり、Q統計量が診断対象のあるデータから低次元の空間への距離を示す「異常度」を表すのに対し、類似度は、診断対象のあるデータを低次元空間への射影した量であり、あるデータが低次元空間とどの程度近いかを表す「正常度」となっている。これらは、互いに直交する補空間の量となっており、互いに変換可能であるので、原理的にはほぼ同じことである。   As another technique in the field of machine learning, a technique of subspace method often used in the field of image recognition can be applied. At this time, the concept of “similarity” defined by the subspace method can be used as abnormality detection data. In other words, data having a degree of similarity far from normal data can be defined and used as abnormal data. However, the concept of similarity is a concept very close to the Q statistic by PCA, which will be described later, and the Q statistic represents an “abnormality” indicating a distance from data to be diagnosed to a low-dimensional space. On the other hand, the similarity is an amount obtained by projecting data to be diagnosed onto a low-dimensional space, and is a “normality” indicating how close the certain data is to the low-dimensional space. These are amounts of complementary spaces orthogonal to each other and can be converted to each other, and thus are substantially the same in principle.

その他にも、上記の手法を様々な形で組み合わせて異常検出用データを合成することができる。例えば、PCAと重回帰分析を組み合わせたPCRの重回帰分析の部分をサポートベクトルマシンを回帰分析に拡張したサポートベクトル回帰(SVR)に置換する、もしくは回帰問題に適用したRVMに置換するなどの組み合わせを行ってもよい。   In addition, the abnormality detection data can be synthesized by combining the above methods in various forms. For example, a combination of replacing the multiple regression analysis part of PCR combining PCA and multiple regression analysis with support vector regression (SVR), which is an extension of support vector machine to regression analysis, or replacing with RVM applied to regression problems May be performed.

いずれにしろ、異常検出用データ定義部54では、少数の異常検出用データがXから生成されていることが重要であり、その方法としては、どのような方法を用いても良い。   In any case, it is important for the abnormality detection data definition unit 54 to generate a small number of abnormality detection data from X, and any method may be used.

以下では、後続の作用説明のため、通常のPCAを用いた場合の異常検出用データ生成の具体的な計算式を記載する。PCAを用いると、Xは以下の様に分解できる。

Figure 0005284433
In the following, a specific calculation formula for generating abnormality detection data when ordinary PCA is used will be described in order to explain the subsequent operation. When PCA is used, X can be decomposed as follows.
Figure 0005284433

a∈Rm×nは、m個のサンプル(あるいは時系列データ)と、n個の主成分数からなるスコア行列と呼ばれる行列であり、Pa∈Rn×nは、n個の構成変数と、n個の主成分との関係を示すローディング行列と呼ばれる行列である。T∈Rm×pは、p≪n個の主成分で打ち切ったTaの部分行列であり通常はスコア行列と呼んでいる。同様に、P∈Rn×pは、n個の変量に対してp≪n個で打ち切った主成分との関係を表すPaの部分行列であり、通常はこのPをローディング行列と呼んでいる。また、E∈Rm×nはm個のサンプル(あるいは時系列データ)とn個の変量からなる誤差行列であり、p≪nで主成分を打ち切った場合の誤差を表す。 T a ∈R m × n is a matrix called a score matrix consisting of m samples (or time series data) and n principal components, and P a ∈R n × n is an n configuration. It is a matrix called a loading matrix indicating the relationship between variables and n principal components. TεR m × p is a submatrix of T a truncated by p << n principal components, and is usually called a score matrix. Similarly, P∈R n × p is a P a submatrix representing the relationship between the main component has been aborted by p«n number for n variables, typically called the P and loading matrices Yes. E∈R m × n is an error matrix composed of m samples (or time-series data) and n variables, and represents an error when the principal component is truncated at p << n.

以下では、TaとT、PaとPを明確に区別し、TaとPaを各々スコア行列、ローディング行列と呼び、TとPをそれぞれ主要スコア行列、主要ローディング行列と呼ぶことにする。これらを用いて異常検出用データとして以下のQ統計量とホテリング(Hotelling)のT2統計量を定義する。 In the following, T a and T and P a and P are clearly distinguished, T a and P a are called a score matrix and a loading matrix, respectively, and T and P are called a main score matrix and a main loading matrix, respectively. . Using these, the following Q statistics and Hotelling's T 2 statistics are defined as anomaly detection data.

Q統計量:
Q(x(t))=xT(t)(I−PPT)x(t) (3)
ホテリングのT2統計量:
2(x(t))=xT(t)PTΛ-1Px(t) (4)
ここで、Λは主成分の分散を対角要素として持つ行列であり、分散を正規化していることを意味する。また、Iは適当なサイズの単位行列である。また、x(t)は、行列Xのt番目の要素である。後述する異常監視・診断の際には、このx(t)がオンラインで計測されてくるプロセスデータに置き換わって計算される。(3)式と(4)式が、異常検出用データ定義部54で定義される異常検出用データの例であり、ここでは、2つの異常検出用データを用いることになる。
Q statistics:
Q (x (t)) = x T (t) (I-PP T) x (t) (3)
Hotelling's T 2 statistic:
T 2 (x (t)) = x T (t) P T Λ −1 Px (t) (4)
Here, Λ is a matrix having the principal component variance as a diagonal element, and means that the variance is normalized. I is a unit matrix of an appropriate size. X (t) is the t-th element of the matrix X. At the time of abnormality monitoring / diagnosis described later, this x (t) is calculated by replacing it with process data measured online. Expressions (3) and (4) are examples of abnormality detection data defined by the abnormality detection data definition unit 54. Here, two abnormality detection data are used.

さらに、これらの統計量に対して異常と正常を識別する判断基準としてのしきい値を設定しておく。このしきい値の設定値は状態変化や異常兆候の検出に大きく関わるため、その設定方法は重要であるが、本実施形態のアイデアとは関係しないため、典型的な設定方法のみを記載しておく。   Furthermore, a threshold is set as a criterion for discriminating between abnormality and normality for these statistics. Since this threshold setting value is greatly related to the detection of state changes and abnormal signs, its setting method is important, but since it is not related to the idea of this embodiment, only a typical setting method is described. deep.

もし、過去のオフラインデータに対して何ら事前情報が無い場合には、デフォルトの設定法として、Q統計量の統計的信頼限界値とホテリングのT2統計量に関する統計的信頼限界値を用いることができる(非特許文献5:C.Rosen “Monitoring Wastewater Treatment Systems", Lic.Thesis, Dept. of Industrial Electrical Engineering and Automation, Lund University, Lund, Sweden (1998))。 If, when no prior information is not for past offline data, as the default setting methods, the use of statistical confidence limits about the T 2 statistic statistical confidence limits and Hotelling Q statistic (Non-Patent Document 5: C. Rosen “Monitoring Wastewater Treatment Systems”, Lic. Thesis, Dept. of Industrial Electrical Engineering and Automation, Lund University, Lund, Sweden (1998)).

これらは、以下の様に書くことができる。

Figure 0005284433
These can be written as follows:
Figure 0005284433

ここで、pはモデルの中に残された変数の数である。cαは、信頼区間の限界が1−αである場合の標準正規分布の標準偏差のずれ(例:α=0.01の場合、2.53,α=0.05の場合、1.96)である。また、λiはΛの対角要素である(つまり、Θiは、誤差項に含まれる各成分のi乗和である。)。

Figure 0005284433
Here, p is the number of variables left in the model. c α is the deviation of the standard deviation of the standard normal distribution when the limit of the confidence interval is 1-α (eg, when α = 0.01, 2.53, when α = 0.05, 1.96 ). Also, λ i is a diagonal element of Λ (that is, Θ i is the sum of i powers of each component included in the error term).
Figure 0005284433

ここで、pは選択した(=モデルの中に残された)変数の数であり、mは全変数の数である。F(p, m−p, α)は、自由度が(p, m−p)であり、信頼限界をα(=0.01あるいは0.05とすることが多い)とした場合のF分布である。   Where p is the number of variables selected (= remaining in the model) and m is the number of all variables. F (p, mp, α) is an F distribution when the degree of freedom is (p, mp) and the reliability limit is α (= 0.01 or 0.05 in many cases). It is.

以上が、異常検出用データ定義部54の作用の例であり、請求項3に対応するものである。   The above is an example of the operation of the abnormality detection data definition unit 54 and corresponds to claim 3.

次に、異常検出用データ寄与量定義部55では、(3)式や(4)式で定義された統計量(異常検出用データ)に対する各診断モデルの入力変数の寄与量の定義式を設定する。   Next, the abnormality detection data contribution amount definition unit 55 sets a definition formula for the contribution amount of the input variable of each diagnosis model to the statistic (abnormality detection data) defined by the equations (3) and (4). To do.

寄与量の定義方法も複数あるが、例えば、以下の様に定義することができる。   There are a plurality of methods for defining the contribution amount. For example, the contribution amount can be defined as follows.

Q統計量の寄与量:
cont(n,t)=xT(t,n)F(:,n)TF(:,n)x(t,n) (7)
F=(I−PPT
ホテリングのT2統計量の寄与量:
2cont(n,t)=xT(t)PTΛ-1P(:,n)x(t,n) (8)
ここで、nはn番目変数という意味であり、tはある時刻を表す変数である。(7)式と(8)式を用いると、プロセス変数各々が異常検出用データの値に対してどの程度寄与しているかを計算することができる。(7)式はQ統計量のn番目のプロセス変数の軸への射影になっており、(8)式は単純な射影ではないが、T2統計量をn個の各変数成分の和に巧みに分解したものになっている。
Q statistics contribution:
Q cont (n, t) = x T (t, n) F (:, n) T F (:, n) x (t, n) (7)
F = (I−PP T )
The contribution of Hotelling's T 2 statistic:
T 2 cont (n, t) = x T (t) P T Λ −1 P (:, n) x (t, n) (8)
Here, n means the nth variable, and t is a variable representing a certain time. Using the expressions (7) and (8), it is possible to calculate how much each process variable contributes to the value of the abnormality detection data. Equation (7) is a projection of the Q statistic onto the axis of the nth process variable. Equation (8) is not a simple projection, but the T 2 statistic is the sum of n variable components. Skillfully disassembled.

異常検出用データとして、Q統計量やT2統計量でないものを用いる場合には、(7)式や(8)式に類似する考え方で寄与量を適切に定義する必要がある。 When using data that is not the Q statistic or the T 2 statistic as the abnormality detection data, it is necessary to appropriately define the contribution amount based on the concept similar to the equations (7) and (8).

品質工学で用いられるマハラノビス距離を用いる場合には、タグチ法で用いられている感度解析的な方法を用いて寄与量を定義することができる。   When the Mahalanobis distance used in quality engineering is used, the contribution amount can be defined using a sensitivity analysis method used in the Taguchi method.

クラスタリング手法を適用する場合には、前述のとおり異常検出用データを正常クラスの中心からの距離として定義しておけば、この距離に対する各プロセス変数が貢献する成分を寄与量として定義することができる。例えば、ユークリッド距離で定義する場合には、正常クラスの中心から診断データまでの距離をDとすると、D2=D1 2+D2 2+D3 2+…+Dn 2、Di 2、i=1,2,…,nは診断データの各成分の距離、と分解して、Di 2を寄与量として定義することができる。 When applying the clustering method, if the abnormality detection data is defined as the distance from the center of the normal class as described above, the component to which each process variable contributes to this distance can be defined as the contribution amount. . For example, when defining by the Euclidean distance, if the distance from the center of the normal class to the diagnostic data is D, D 2 = D 1 2 + D 2 2 + D 3 2 + ... + D n 2 , D i 2 , i = 1, 2,..., N can be decomposed into the distance of each component of the diagnostic data, and D i 2 can be defined as the contribution amount.

その他には、異常検出後に独立性成分分析(ICA)を利用してどのデータが異常を引き起こしている可能性が高いかを分析し、寄与量を陽に定義しなくても結果的にいくつかの異常要因候補となるプロセス変数を抽出できるようにしておいても良い。   In addition, after detecting anomalies, use independent component analysis (ICA) to analyze which data is likely to cause the anomaly, and there are some results even if the contribution is not explicitly defined. It may be possible to extract process variables that are candidates for abnormal factors.

どのような方法を用いるにせよ、異常検出用データ寄与量定義部55では、ある診断データに対して、異常検出用データ定義部54で定義した方法に従って計算されたその診断データの異常検出用データを入力すれば、どのプロセス変数が異常要因となる可能性が高いかを順位づけして出力できるような仕組みを有している必要があり、それが実現できればどのような方法であってもかまわない。   Whatever method is used, the abnormality detection data contribution amount definition unit 55 calculates the abnormality detection data of the diagnostic data calculated according to the method defined by the abnormality detection data definition unit 54 for certain diagnostic data. If you input, you must have a mechanism that can rank and output which process variables are likely to cause abnormalities, and any method can be used if this can be achieved. Absent.

上記の作用が請求項4に対応するものであり、異常検出用データ寄与量定義部55の作用例である。   The above operation corresponds to claim 4, and is an operation example of the abnormality detection data contribution amount definition unit 55.

次に異常時対策支援情報定義部56では、異常検出用データ寄与量定義部55の出力として供給される異常要因の可能性が高い順に順位づけされたプロセス変数の情報と、プロセス変数相関定義部53からの情報に基づいて異常対策の支援となる情報を提供するためのルールを構築しておく。   Next, the abnormality countermeasure support information definition unit 56 includes process variable information ranked in descending order of the possibility of an abnormality factor supplied as an output of the abnormality detection data contribution amount definition unit 55, and a process variable correlation definition unit. Based on the information from 53, a rule for providing information for supporting countermeasures against abnormality is established.

はじめに、順位づけされた異常要因の候補変数の中から、ある所定のルールに従って上位の要因候補を抽出する。最も単純なルールは、上位数個(例えば3個)の異常要因候補を上位要因候補として抽出するルールとしておく。この方法では、異常要因候補の順位情報だけを用いており、どの程度異常度が強いかということが考慮されていないので、異常度の高いものを抽出するようにする方法の方がより好ましい。例えば、寄与量の平均値μと標準偏差σを計算しておき、平均μからの距離がkσ(例えばk=3)を超える変数を異常要因候補とするなどのルールを設定しておけば良い。この際μとσは異常検出時の診断対象データに対して計算してもよいし、ある所定の期間の寄与量データから予め計算しておいてもよい。前者の場合には、異常データを必ず含む(∵異常検出時だから)ため、いくつかのデータを捨てて計算するトリム平均やトリム分散などの何らかのロバスト化処理を施しておくことが好ましい。また、上記2つを組み合わせて異常度の高いものの中から最大3個までを候補として挙げるというルールにしておいてもかまわない。いずれにしろ、まずいくつかの上位異常要因候補を抽出することが異常時対策支援情報定義部56で定義する1番目のルールである。   First, a high-order factor candidate is extracted from among the ranked abnormal factor candidate variables according to a predetermined rule. The simplest rule is a rule for extracting several top (for example, three) abnormal factor candidates as high-order factor candidates. In this method, only the rank information of the abnormal factor candidates is used, and it is not considered how strong the abnormality is. Therefore, a method of extracting one having a high abnormality is more preferable. For example, the average value μ and the standard deviation σ of the contribution amount may be calculated, and a rule may be set such that a variable whose distance from the average μ exceeds kσ (for example, k = 3) is an abnormal factor candidate. . At this time, μ and σ may be calculated for the diagnosis target data at the time of abnormality detection, or may be calculated in advance from the contribution amount data for a predetermined period. In the former case, abnormal data is always included (because when an abnormal condition is detected), and therefore it is preferable to perform some kind of robust processing such as trim averaging and trim distribution that are performed by discarding some data. Further, the above two rules may be combined and a rule may be adopted in which a maximum of three items having a high degree of abnormality are listed as candidates. In any case, the first rule defined by the abnormality countermeasure support information definition unit 56 is to first extract some higher-order abnormality factor candidates.

次に抽出された異常要因候補変数を図6に示す入力変数と出力変数と中間変数に分類するというルールを設定する。例えば、1番目のルールで上位3つの変数を抽出するという定義を採用した場合、この3つの変数が入力変数と出力変数と中間変数のどれに属するかを図6の表と対応させることにより分類する。これは、容易に実現でき、異常要因候補変数(ベクトル)をFX、この中の入力変数(ベクトル)をFU、中間変数(ベクトル)をFZ、出力変数(ベクトル)をFYとすると、単純に図7に示す如き、異常要因候補分類ルールを適用すればよい。   Next, a rule for classifying the extracted abnormal factor candidate variables into input variables, output variables, and intermediate variables shown in FIG. 6 is set. For example, when the definition of extracting the top three variables in the first rule is adopted, classification is made by associating the input variables, output variables, and intermediate variables with the three variables to the table in FIG. To do. This can be easily realized. If the abnormality factor candidate variable (vector) is FX, the input variable (vector) in this is FU, the intermediate variable (vector) is FZ, and the output variable (vector) is FY, it is simply shown in FIG. As shown in FIG. 7, an abnormal factor candidate classification rule may be applied.

ここで、[ ]は空ベクトル、[A B]はベクトルAとベクトルBをつなげたベクトルを表す。   Here, [] represents an empty vector, and [AB] represents a vector obtained by connecting the vector A and the vector B.

このように2つ目のルールでは、異常要因候補変数FXを入力変数FU、出力変数FY、中間変数FZに分類する。   As described above, in the second rule, the abnormal factor candidate variable FX is classified into the input variable FU, the output variable FY, and the intermediate variable FZ.

次に、これらの入力変数FU、出力変数FY、中間変数FZを用いて対策を支援する情報を提供するためのテンプレートを作成する。これが3つめのルールである。ここでのポイントは、入力変数FU、出力変数FY、中間変数FZを図6の相関行列と対応させて、支援メッセージを出す仕組みを持つことであり、特に、オペレータがどのような対策をすればよいかという支援メッセージを組み込むことである。オペレータにとっては、異常時に今自分がどのような操作を行うべきなのかという情報と、オペレータが重要視している性能指標がどのような状態でありどのように変化する可能性があるのか、という情報が重要な情報であると考えられるため、例えば、図8および図9に示すような異常対策支援メッセージ生成ルールのテンプレートを作成する。   Next, a template for providing information for supporting countermeasures is created using these input variable FU, output variable FY, and intermediate variable FZ. This is the third rule. The point here is that the input variable FU, the output variable FY, and the intermediate variable FZ are associated with the correlation matrix in FIG. 6 and a support message is issued. Incorporating a support message about whether it ’s okay. For operators, information on what kind of operation should be performed at the time of abnormality, and what kind of state and how the performance index that the operator attaches importance to may change Since the information is considered to be important information, for example, an abnormality countermeasure support message generation rule template as shown in FIGS. 8 and 9 is created.

このようなメッセージテンプレートは、対象プラントに関する特別な知識を全く必要とせず、単にプロセス変数を入力変数と出力変数と中間変数に分類するということと、各プロセス変数間の関係の有無を表すテーブルを用いるだけで作成できることがポイントである。また、前述した通り、プロセス変数間の関係の有無を表すテーブル作成も相関行列や主成分ローディング行列などから自動的に生成できる。従って、このようなメッセージテンプレートを作っておけば、このテンプレートに従って、異常時の対策支援情報を自動的に提供できることになる。   Such a message template does not require any special knowledge about the target plant, simply classifies process variables into input variables, output variables, and intermediate variables, and creates a table that indicates whether there is a relationship between each process variable. The point is that it can be created just by using it. Further, as described above, a table that indicates whether or not there is a relationship between process variables can be automatically generated from a correlation matrix, a principal component loading matrix, or the like. Therefore, if such a message template is created, countermeasure support information at the time of abnormality can be automatically provided according to this template.

以上の実施形態が請求項7に対応するものであり、異常時対策支援情報定義部56の作用例である。   The above embodiment corresponds to claim 7, and is an example of the operation of the abnormality countermeasure support information definition unit 56.

上記の手順に従って、異常診断モデル構築部5での異常監視・診断・対策支援モデルの構築が完了する。次に、異常監視・診断・対策支援部7では、異常診断モデル構築部5で構築した異常監視・診断・対策支援モデルを供給してもらい、このモデルを用いて異常の検出・要因変数推定および対策支援情報の提供を行う。   According to the above procedure, the construction of the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support model in the abnormality diagnosis model construction unit 5 is completed. Next, the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 is supplied with the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support model constructed by the abnormality diagnosis model construction unit 5 and uses this model to detect an abnormality, estimate a factor variable, and Provide countermeasure support information.

まずプロセス計測データ収集・保存部2で収集している診断を行いたい時点(以下現時点あるいは現在という)のオンラインデータを現在データ(オンラインデータ)抽出部71で抽出する。この現在(オンライン)データ抽出部71で抽出した現在データを用いて、異常監視・診断・対策支援部7ではプロセス状態の監視を行い、状態に変化があったり異常の兆候が認められた場合にはそれを検出する。   First, the current data (online data) extraction unit 71 extracts online data at a time point (hereinafter referred to as the present time or the present time) at which the diagnosis is collected by the process measurement data collection / storage unit 2. Using the current data extracted by the current (online) data extraction unit 71, the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 monitors the process state, and when there is a change in the state or a sign of abnormality is recognized. Detects it.

次に異常検出部72では、まず、プロセス変数登録部3で登録した変数に対応する現時点のデータを取り出し、各変数の平均や分散などを用いて適当に正規化しておく。また、必要に応じて、アウトライアの除去を行っておく。そして、(3)式と(4)式で定義したQ統計量とT2統計量のX(t)に代入することによって現時点のQ統計量とT2統計量を監視する。この統計量は時間の経過と共に時々刻々と変化するので、時系列グラフ(トレンドグラフ)の様な形で監視してもよい。そして、現時点のQ統計量あるいはT2統計量が(5)式と(6)式で定義したしきい値を超えた場合に、プロセスに状態変化が生じたと判断する。これが、異常検出部72の作用例である。 Next, the anomaly detection unit 72 first extracts the current data corresponding to the variable registered by the process variable registration unit 3 and appropriately normalizes it using the average or variance of each variable. In addition, the outlier is removed as necessary. Then, the current Q statistic and the T 2 statistic are monitored by substituting into the Q statistic defined by the formulas (3) and (4) and the T 2 statistic X (t). Since this statistic changes from time to time, it may be monitored in the form of a time series graph (trend graph). Then, when the current Q statistic or T 2 statistic exceeds the threshold value defined by the equations (5) and (6), it is determined that a state change has occurred in the process. This is an example of the operation of the abnormality detection unit 72.

次に、異常要因変数分離部73では、異常検出部72でプロセスの異常を検出した場合、その時刻における異常検出用データ、すなわち、その時刻の(3)式と(4)式のQ統計量とT2統計量を入力し、(7)式と(8)式の寄与量を計算する。そして、各プロセス変数について、どの変数の寄与量が大きいかを順位づけておく。これが異常要因変数分離部73の作用の例である。 Next, in the abnormality factor variable separation unit 73, when the abnormality detection unit 72 detects a process abnormality, the abnormality detection data at that time, that is, the Q statistics of the equations (3) and (4) at that time And the T 2 statistic are input, and the contribution amounts of the equations (7) and (8) are calculated. Then, for each process variable, the order of which variable contribution amount is large is ranked. This is an example of the operation of the abnormal factor variable separation unit 73.

異常検出部72の作用と異常要因変数分離部73の作用は、通常のPCAを用いたMSPCの作用そのものである。   The operation of the abnormality detection unit 72 and the operation of the abnormality factor variable separation unit 73 are the same as the operation of MSPC using ordinary PCA.

次に、異常対策支援情報提供部74では、異常要因変数分離部73で順位づけられたプロセス変数のデータと異常時対策支援情報定義部56で定義された異常時の対策支援メッセージテンプレートを用いた異常時の対策支援情報を提供する。   Next, the abnormality countermeasure support information providing unit 74 uses the process variable data ranked by the abnormality factor variable separating unit 73 and the abnormality countermeasure support message template defined by the abnormality countermeasure support information defining unit 56. Provide countermeasure support information in case of abnormality.

具体的な実施イメージを示すため、図10を用いて、簡単化した場合のメッセージが生成される作用を述べる。図10においては、説明を簡単にするため、図6のプロセス変数相関図を簡単化したものを用いている。   In order to show a specific implementation image, the operation of generating a simplified message will be described with reference to FIG. In FIG. 10, a simplified version of the process variable correlation diagram of FIG. 6 is used to simplify the description.

まず、上位の異常要因候補FXとして、放流TPと風量と溶存酸素濃度DOが抽出されたとする。放流TPは出力変数FYに分類され、風量は入力変数FUに分類され、溶存酸素濃度DOは中間変数FZに分類される。すると、異常時対策支援情報定義部56で定義された異常時の対策支援メッセージテンプレートを用いて図11に示すように、対策支援メッセージが生成される。   First, it is assumed that the discharge TP, the air volume, and the dissolved oxygen concentration DO are extracted as the upper abnormal factor candidates FX. The discharge TP is classified as an output variable FY, the air volume is classified as an input variable FU, and the dissolved oxygen concentration DO is classified as an intermediate variable FZ. Then, as shown in FIG. 11, a countermeasure support message is generated using the countermeasure support message template at the time of abnormality defined by the countermeasure countermeasure definition information 56 at the time of abnormality.

本実施形態では、異常要因候補変数FXが出力変数FY、中間変数FZ、入力変数FUに一つずつ分類され、かつそれらが全て関連している最も簡単な例を示したが、そうでない場合にも、異常時対策支援情報定義部56で定義された異常時の対策支援メッセージテンプレートに従って、支援メッセージが自動的にユーザインターフェイス部9を通してオペレータなどのユーザに提供される。このようなメッセージを提供する作用が異常対策支援情報提供部74の実施形態の作用である。これにより、異常監視・診断・対策支援部7の作用が完了する。   In the present embodiment, the simplest example in which the abnormal factor candidate variable FX is classified into the output variable FY, the intermediate variable FZ, and the input variable FU one by one and they are all related is shown. In addition, a support message is automatically provided to a user such as an operator through the user interface unit 9 in accordance with a countermeasure support message template at the time of abnormality defined by the countermeasure support information definition unit 56 at the time of abnormality. The action of providing such a message is the action of the embodiment of the abnormality countermeasure support information providing unit 74. Thereby, the operation of the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 is completed.

次に、異常対策支援情報を提供されたユーザは、支援情報に基づいて何らかの操作を行うが、その操作記録などの対策記録を保存しておくとさらに好ましい。これが異常対策記録保持部8の作用である。例えば、上記メッセージに従って、風量を調整した場合、風量と調整したという記録を自動的に保存する。さらに、オペレータが入力できるような欄をユーザインターフェイス部9上に設け、風量をどのように調整し、その結果放流TPの改善がどの程度認められたのかの記録や風量を調整したことに伴う弊害(副作用)等の記録を記録できるようにしておく。この異常対策記録保持部8では、どの操作量が調整されたかという記録と、どの性能指標の対策であったかの記録と、どの管理項目の対策であったかの記録を残せるようにしておき、操作量や性能指標や管理項目で検索を掛けられる様な機能を持つとなお好ましい。また、オペレータの記録に対してキーワードで検索できる機能を持っているとなお良い。これが、異常対策記録保持部8の実施形態の作用例である。   Next, the user who is provided with the abnormality countermeasure support information performs some operation based on the support information, but it is more preferable to save a countermeasure record such as an operation record. This is the function of the abnormality countermeasure record holding unit 8. For example, when the air volume is adjusted in accordance with the message, a record that the air volume is adjusted is automatically saved. Further, there is a column on the user interface unit 9 that can be input by the operator, how to adjust the air volume, and as a result, how much improvement in the discharge TP is recognized, and the adverse effect of adjusting the air volume. (Records of side effects) etc. should be recorded. In this abnormality countermeasure record holding unit 8, it is possible to keep a record of which operation amount has been adjusted, a record of which performance measure is the countermeasure, and a record of which management item is the countermeasure. It is more preferable to have a function that allows a search to be performed by a performance index or a management item. In addition, it is better to have a function that allows the operator's records to be searched with keywords. This is an operation example of the embodiment of the abnormality countermeasure record holding unit 8.

また、この機能がついている場合、異常対策支援情報提供部74では、この機能に対して自動検索をかけ、ある操作量や性能指標や管理指標の過去の記録一覧を表示できるようにしておけるとよい。例えば、放流リン濃度時の過去の異常対策リスト、風量異常時の過去の異常対策リスト、溶存酸素濃度DO異常時の過去の異常対策リストの一覧が提示できるようになっているとなお良い。これが、請求項8に対応する作用例である。   If this function is provided, the abnormality countermeasure support information providing unit 74 can automatically search for this function and display a past record list of a certain operation amount, performance index, or management index. Good. For example, it is preferable that a list of past abnormality countermeasures at the time of discharge phosphorus concentration, a past abnormality countermeasure list at the time of abnormal air flow, and a list of past abnormality countermeasures at the time of dissolved oxygen concentration DO abnormality can be presented. This is an operation example corresponding to claim 8.

以上によって、異常の監視・診断・対策支援の作用が完了する。 Thus, the operation of abnormality monitoring, diagnosis, and countermeasure support is completed.

上述したように本実施形態によれば、プロセス監視・診断・支援装置が異常診断モデル構築部5および異常監視・診断・対策支援部7を備えた構成により、対象プロセスに依存しない形で、異常時の対策支援情報を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the process monitoring / diagnosis / support apparatus includes the abnormality diagnosis model construction unit 5 and the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7, so that the abnormality is not dependent on the target process. Time support information can be provided.

補足すると、今までの監視・診断手法では、異常兆候の検出と要因変数の分離だけしか行えない、あるいは、対策支援情報を提供しようとすると多大なエンジニアリングを要していたのに対し、本実施形態の手法を用いると、殆どエンジニアリングを発生させることなく、異常検出・要因変数分離に加えて異常時の対策支援情報をほぼ機械的に提供することができる。   In addition, the conventional monitoring / diagnostic methods can only detect abnormal signs and separate the cause variables, or have required a lot of engineering to provide countermeasure support information. If the method of the form is used, the countermeasure support information at the time of abnormality can be provided almost mechanically in addition to abnormality detection and factor variable separation with almost no engineering.

すなわち、本実施形態によれば、診断システムに入力するプロセス変数を定義し、このプロセス変数を入力変数と出力変数と中間変数に分類すること以外のエンジニアリングをほとんど介在させずに、SCADAなどで収集されているプラントの監視データのみから機械的(≒エンジニアリングを介在させず自動的に)にデータ処理を通すだけの処理により、対象プロセスに依存しない形で、プロセスの異常時・非定常時にプラントオペレータやプラントマネージャー等のユーザに対して対策支援情報を提供することができる。   In other words, according to the present embodiment, process variables to be input to the diagnostic system are defined and collected by SCADA or the like with little intervention other than classifying the process variables into input variables, output variables, and intermediate variables. The plant operator is not dependent on the target process, but only by passing the data processing mechanically (automatically without engineering intervention) from the monitoring data of the plant being used. It is possible to provide countermeasure support information to users such as a plant manager.

また、n個のプロセス変数の名称を表示し、この表示中に、ユーザの操作に応じて、プロセス変数分類部51における入力変数と出力変数と中間変数を選択するプロセス変数分類ユーザインタフェイス部4を備えた場合に、プロセス変数の分類をユーザがGUI上で容易に実施することができる。   In addition, the names of n process variables are displayed, and during this display, the process variable classification user interface unit 4 selects an input variable, an output variable, and an intermediate variable in the process variable classification unit 51 according to a user operation. , The user can easily classify the process variables on the GUI.

さらに、異常検出用データ定義部54としては、主成分分析(PCA)、潜在変数射影法(PLS)、主成分回帰(PCR)、正準相関解析(CVA)、マハラノビス距離、ロバスト主成分分析(Robust PCA)、カーネル主成分分析(Kernel PCA)、判別分析、ファジィC-meansクラスタリング、K-meansクラスタリング、サポートベクトルマシン(SVM)、リレバンスベクトルマシン(RVM)および部分空間法のうちの少なくとも一つ以上の方法を用いて異常検出用データを生成する式を定義する場合に、対象プロセスに依存しない形で、非定常時の対策支援情報を提供する旨の前述した効果を、既存の多変量解析や機械学習の技術を援用して、システマティックに提供することができる。また、対象プロセスに関連する知識を必要としない統計的なFDI手法であるMSPCをベースとして、プロセスの非定常時・異常時に、オペレータやマネージャーに対してどのような対策をとればよいかを示す具体的な対策支援情報を提供することができる。   Further, the data definition unit 54 for anomaly detection includes principal component analysis (PCA), latent variable projection method (PLS), principal component regression (PCR), canonical correlation analysis (CVA), Mahalanobis distance, and robust principal component analysis ( Robust PCA), kernel principal component analysis (Kernel PCA), discriminant analysis, fuzzy C-means clustering, K-means clustering, support vector machine (SVM), relevance vector machine (RVM), and subspace method When defining an expression for generating anomaly detection data using more than one method, the existing multivariate effect of providing countermeasure support information during non-stationary conditions in a form that does not depend on the target process It can be provided systematically with the aid of analysis and machine learning techniques. In addition, based on MSPC, which is a statistical FDI technique that does not require knowledge related to the target process, it shows what measures should be taken for operators and managers when the process is unsteady or abnormal Specific countermeasure support information can be provided.

また、異常検出用データ寄与量定義部55としては、n個のプロセス変数の中の着目するプロセス変数kの寄与量(但し、k=1,2,…,n)を、[a]異常検出用データ定義部54により定義された異常検出用データから当該プロセス変数kが張る空間へ射影することによって定義するか、[b]異常検出用データをn個の成分の和に分解し、当該プロセス変数kのみが影響を与えるk番目の成分として定義するか、又は[c]独立性成分分析を用いて定義する場合に、対象プロセスに依存しない形で、非定常時の対策支援情報を提供する旨の前述した効果を、さらにシステマティックに提供することができる。   Also, the abnormality detection data contribution amount definition unit 55 calculates the contribution amount of the target process variable k among the n process variables (where k = 1, 2,..., N) as [a] abnormality detection. It is defined by projecting from the abnormality detection data defined by the data definition unit 54 to the space spanned by the process variable k, or [b] decomposing the abnormality detection data into the sum of n components, When the variable k is defined as the k-th component to be affected or [c] is defined using the independent component analysis, the countermeasure support information in the non-stationary state is provided without depending on the target process. The above-described effect of the effect can be further provided systematically.

また、プロセス変数相関定義部53としては、n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データの相関行列又は主成分負荷行列に基づいて、相関情報を定義する場合に、プロセス変数間の関係の有無あるいは強さを、データから機械的かつシステマティックに容易に定義することができる。また、異常検出用データ定義部54における多変量解析などの手法の多くは、異常検出用データ作成時に分散共分散行列や主成分負荷行列を作成する操作を行うため、診断モデル構築時に、若干の修正を加えるだけで機械的にプロセス変数間の関係を定義することができる。   In addition, the process variable correlation definition unit 53 defines the relationship between process variables when defining correlation information based on a correlation matrix or principal component load matrix of time-series data over a predetermined period of n process variables. Presence / absence or strength can be easily defined mechanically and systematically from the data. In addition, since many of the methods such as multivariate analysis in the anomaly detection data definition unit 54 perform an operation of creating a variance-covariance matrix and a principal component load matrix at the time of anomaly detection data creation, You can mechanically define the relationship between process variables with a simple modification.

また、プロセス変数相関定義部53がn個のプロセス変数相互間の相関の有無あるいは強度を表すn行n列のテーブルを相関情報として有し、プロセス変数相関定義インターフェイス部6が、ユーザの操作に応じて、このテーブルを表示すると共に、当該テーブルの内容を修正する場合には、データドリブンによって構築したプロセス監視・診断・支援装置の前述した効果がプラントマネージャーやオペレータなどのユーザにとって満足できないものである場合や、ユーザが修正を行いたい場合にプロセス変数相関定義ユーザインターフェイス部6を通して容易に修正することができる。   Further, the process variable correlation definition unit 53 has a table of n rows and n columns indicating the presence or absence of the correlation between n process variables or the strength as correlation information, and the process variable correlation definition interface unit 6 performs a user operation. Accordingly, when the table is displayed and the contents of the table are corrected, the above-described effects of the process monitoring / diagnosis / support apparatus constructed by data driven cannot be satisfied by users such as plant managers and operators. In some cases or when the user wants to make corrections, the process variable correlation definition user interface unit 6 can easily make corrections.

また、異常時対策支援情報定義部56に第2〜第6ルールが定義された場合に、前述した効果のより具体的な形として、異常時にユーザがどの操作量を確認し必要に応じて調整すればよいかという支援情報を与えることができ、さらに、この操作量によってどのようなプロセス監視データが影響を受けやすいか(例、放流水質などの性能指標が今後どうなっていく可能性があるのか)という情報をユーザに提供することができる。   Further, when the second to sixth rules are defined in the abnormality countermeasure support information definition unit 56, as a more specific form of the above-described effect, the user confirms which operation amount at the time of abnormality and adjusts as necessary. Support information on what to do, and what kind of process monitoring data is likely to be affected by this amount of operation (eg, performance indicators such as effluent quality may change in the future) Can be provided to the user.

また、異常対策記録保持部8を備えた場合には、支援情報が提供された時、過去の類似事例において、どのような対策がなされたかを、プラントオペレータ・マネージャが参照することができ、具体的な対策を容易に行うことが出来るようになる。   Further, when the abnormality countermeasure record holding unit 8 is provided, when the support information is provided, the plant operator / manager can refer to what countermeasure has been taken in the past similar cases. This makes it easy to take measures.

<その他の実施形態の構成>
図12〜図14は、それぞれ、第1の実施形態に述べた図1の下水高度処理プロセス1を対象とする監視システムを、インターネットや電話などの公衆回線あるいは専用回線などの通信回線を通して実現するシステム構成の一例を示している。通信回線は有線あるいは無線であるが、主に無線回線で実現されていることを想定している。図12〜図14の実施形態の構成における構成要素は、図1の構成の構成要素とほぼ同じであるが、通信回線を介して機能が分割されている点が異なり、これに伴い、図13および図14においては、遠隔監視操作端末10を新たに有している。
<Configuration of Other Embodiments>
12 to 14 respectively implement the monitoring system for the sewage advanced treatment process 1 of FIG. 1 described in the first embodiment through a communication line such as a public line such as the Internet or a telephone or a dedicated line. 1 shows an example of a system configuration. The communication line is wired or wireless, but it is assumed that the communication line is mainly realized by a wireless line. The components in the configuration of the embodiment in FIGS. 12 to 14 are substantially the same as the components in the configuration in FIG. 1 except that the functions are divided through a communication line. In FIG. 14, the remote monitoring operation terminal 10 is newly provided.

図12に示す構成では、下水高度処理プロセス1で計測しているデータの収集と下水高度処理プロセス1の各種アクチュエータ111〜115による各操作量の操作は、当該処理場で実施されるが、その他は通信回線を通して物理的に離れた場所に存在するセンタ装置11で実施される。   In the configuration shown in FIG. 12, the collection of data measured in the sewage altitude treatment process 1 and the operation of each manipulated variable by the various actuators 111 to 115 in the sewage altitude treatment process 1 are performed at the treatment plant. Is implemented in the center apparatus 11 that exists in a physically separated place through a communication line.

すなわち、図12に示す構成は、プロセス計測データ収集・保存部2に有線又は無線の通信回線を通して接続されたセンタ装置11を更に備えている。各部3,4,5,6,7,9は、センタ装置11に実装されている。センタ装置11は、プロセス計測データ収集・保存部2に保存されたn個のプロセス変数の時系列データを通信回線を通して収集してユーザに提示し、ユーザの操作に応じて入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に送信する。   That is, the configuration shown in FIG. 12 further includes a center device 11 connected to the process measurement data collection / storage unit 2 through a wired or wireless communication line. Each part 3, 4, 5, 6, 7, 9 is mounted on the center device 11. The center apparatus 11 collects time series data of n process variables stored in the process measurement data collection / storage unit 2 through a communication line, presents them to the user, and operates the input variable U according to the user's operation. In the case, the operation signal of the input variable U is transmitted to the sewage altitude treatment process 1 through the communication line.

図13に示す構成は、図12とは異なり、通信回線を通して異常時の対策支援情報の受信とこの情報に基づいて判断した結果を再び通信回線を通して下水高度処理プロセス1に送信する遠隔監視操作端末10を有する構成となっている。この遠隔監視操作端末10は複数存在してよく、下水高度処理プロセス1の運転管理を行う複数人のプラントマネージャーやオペレータがこの端末を保有することができる。   The configuration shown in FIG. 13 differs from FIG. 12 in that the remote monitoring operation terminal receives the countermeasure support information at the time of abnormality through the communication line and transmits the result determined based on this information to the sewage altitude treatment process 1 again through the communication line. 10. A plurality of remote monitoring operation terminals 10 may exist, and a plurality of plant managers and operators who perform operation management of the sewage advanced treatment process 1 can have this terminal.

すなわち、図13に示す構成は、異常対策支援情報提供部74および下水高度処理プロセス1に有線又は無線の通信回線を通して接続された遠隔監視操作端末10を更に備えている。監視操作端末10は、異常対策支援情報提供部74から通信回線を通して提供された対策支援情報をユーザに提示し、ユーザの操作に応じて入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に送信する。   That is, the configuration shown in FIG. 13 further includes a remote monitoring operation terminal 10 connected to the abnormality countermeasure support information providing unit 74 and the sewage altitude processing process 1 through a wired or wireless communication line. When the monitoring operation terminal 10 presents the countermeasure support information provided from the abnormality countermeasure support information providing unit 74 through the communication line to the user and operates the input variable U according to the user's operation, the monitoring operation terminal 10 An operation signal is transmitted to the sewage advanced treatment process 1 through a communication line.

図14に示す構成は、図12と図13を合成して発展させた構成となっており、下水高度処理プロセス1では、データの収集と操作量の操作が行われ、通信回線を通してセンタで診断が行われる。このセンタでは、複数の処理プロセスに対する診断を行う。さらに、遠隔監視操作端末10を有しており、センタで診断され対策支援情報を通信回線をとおしてこの遠隔監視操作端末10に送信し、遠隔監視操作端末10から再び通信回線を通して、いずれかの処理プロセスに対する操作指令を行うことができる。   The configuration shown in FIG. 14 is a configuration developed by combining FIG. 12 and FIG. 13. In the advanced sewage treatment process 1, data collection and operation amount manipulation are performed, and diagnosis is performed at the center through a communication line. Is done. In this center, diagnosis for a plurality of processing processes is performed. Furthermore, it has a remote monitoring operation terminal 10, which is diagnosed at the center, transmits countermeasure support information to this remote monitoring operation terminal 10 through the communication line, and again from the remote monitoring operation terminal 10 through the communication line, An operation command for the processing process can be performed.

すなわち、図14に示す構成は、下水高度処理プロセス1がw箇所ある場合(但し、w=1,2,…w)、プロセス計測データ収集・保存部2をw個設け、当該w個のプロセス計測データ収集・保存部2を個別にw箇所の下水高度処理プロセス1に配置している。また、各プロセス計測データ収集・保存部2に有線又は無線の通信回線を通して接続されたセンタ装置11と、異常対策支援情報提供部74および各下水高度処理プロセス1に有線又は無線の通信回線を通して個別に接続されたw個以上の遠隔監視操作端末10とを更に備えている。センタ装置11は、各プロセス計測データ収集・保存部2に保存されたn個のプロセス変数の時系列データを通信回線を通して収集して第1ユーザ(センタ装置11のユーザ)に提示し、第1ユーザの操作に応じて入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に送信する。各遠隔監視操作端末11は、異常対策支援情報提供部74から通信回線を通して提供された対策支援情報を第2ユーザ(遠隔監視操作端末11のユーザ)に提示し、当該第2ユーザの操作に応じて入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に送信する。   That is, in the configuration shown in FIG. 14, when there are w sewage altitude treatment processes 1 (where w = 1, 2,... W), w process measurement data collection / storage units 2 are provided, and the w processes The measurement data collection / storage unit 2 is individually arranged in the sewage advanced treatment process 1 at w locations. In addition, the center apparatus 11 connected to each process measurement data collection / storage unit 2 through a wired or wireless communication line, and the abnormality countermeasure support information providing unit 74 and each sewage advanced treatment process 1 individually through a wired or wireless communication line And w or more remote monitoring operation terminals 10 connected to the network. The center apparatus 11 collects time-series data of n process variables stored in each process measurement data collection / storage unit 2 through a communication line and presents them to a first user (a user of the center apparatus 11). When operating the input variable U according to the user's operation, the operation signal of the input variable U is transmitted to the sewage altitude treatment process 1 through the communication line. Each remote monitoring operation terminal 11 presents countermeasure support information provided from the abnormality countermeasure support information providing unit 74 through the communication line to the second user (user of the remote monitoring operation terminal 11), and responds to the operation of the second user. When operating the input variable U, the operation signal of the input variable U is transmitted to the sewage altitude treatment process 1 through the communication line.

次に、以上のように構成されたその他の実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the other embodiment configured as described above will be described.

なお、その他の実施形態の基本的な作用は、第1の実施形態の作用と同一であるため、異なる部分を中心に述べる。   In addition, since the basic effect | action of other embodiment is the same as the effect | action of 1st Embodiment, it mainly describes a different part.

はじめに図12に示す構成の実施形態の作用を説明する。センタ装置11では、予めプロセス変数登録部3において、異常診断モデル構築に必要となるプロセス変数を登録しておき、この登録情報を処理場に送っておく。処理場ではこの登録されたプロセス変数の情報を保持しており、適宜参照できるようになっている。また、異常診断モデル構築部5の過去(オフライン)データ抽出部52と異常監視・診断・対策支援部7の現在(オンライン)データ抽出部71は、下水高度処理プロセス1側のプロセス計測データ収集・保存部2に付随する形で保有している。   First, the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG. 12 will be described. In the center apparatus 11, the process variable registration unit 3 registers in advance process variables necessary for constructing the abnormality diagnosis model, and sends this registration information to the processing place. The processing site holds information on the registered process variables so that it can be referred to as appropriate. In addition, the past (offline) data extraction unit 52 of the abnormality diagnosis model construction unit 5 and the current (online) data extraction unit 71 of the abnormality monitoring / diagnosis / measure support unit 7 collect process measurement data on the sewage advanced treatment process 1 side. It is held in the form associated with the storage unit 2.

次に異常診断モデル構築を行うが、過去(オフライン)データ抽出部52で抽出した所定期間にわたる登録変数の時系列データが通信回線を通してセンタ装置11に送信され、センタ装置11において、第1の実施形態の作用に示した手順に従って異常診断モデルが構築される。   Next, an abnormality diagnosis model is constructed. Time series data of registered variables extracted by the past (offline) data extraction unit 52 over a predetermined period is transmitted to the center apparatus 11 through the communication line, and the center apparatus 11 performs the first implementation. An abnormality diagnosis model is constructed according to the procedure shown in the operation of the form.

次に異常監視・診断・対策支援部7において、診断を行う時刻(以下、「現在」という)で診断が行われる。ここでは、まず処理場において現在(オンライン)データ抽出部71で現在の登録変数のデータが抽出され、これが通信回線を通してセンタ装置11に送られる。センタ装置11では、第1の実施形態の作用に示した手順に従って、異常の検出・要因分離・支援情報の生成が実施され、それがユーザインターフェイス部9を通してオペレータなどのユーザに提示される。   Next, the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 performs diagnosis at the time of diagnosis (hereinafter referred to as “current”). Here, first, the current (online) data extraction unit 71 extracts the data of the current registration variable in the processing plant, and sends it to the center apparatus 11 through the communication line. In the center apparatus 11, abnormality detection / factor separation / support information generation is performed according to the procedure shown in the operation of the first embodiment, which is presented to a user such as an operator through the user interface unit 9.

次に、対策支援情報に基づいてオペレータは、対象プロセスの性能指標や管理値を確認すると同時に、操作量を変更する必要がある場合には、操作量の変更指令を決定し、この情報を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に伝える。   Next, based on the countermeasure support information, the operator confirms the performance index and management value of the target process, and if there is a need to change the operation amount, determines an operation amount change command and communicates this information. Report to advanced sewage treatment process 1 through the line

下水高度処理プロセス1では、受信した指令情報に基づいて自動あるいは手動で操作量の変更が行われる。処理場が無人の場合には自動で操作量の変更が行われ、有人の場合には、処理場のオペレータが指令情報を確認した上で手動で変更するかあるいは自動で変更される。   In the sewage altitude treatment process 1, the manipulated variable is changed automatically or manually based on the received command information. When the treatment plant is unmanned, the amount of operation is automatically changed. When the treatment plant is manned, the operator of the treatment plant confirms the command information and changes the operation amount manually or automatically.

なお、センタ装置は、処理場とは物理的に離れた場所に設置されている監視室に配置されたコンピュータを想定しているが、センタ装置11で実施する機能を有してさえいれば、例えば携帯電話や携帯PCの様な移動端末に各部3〜7,9が実装されていても良い。   In addition, although the center apparatus assumes the computer arrange | positioned in the monitoring room installed in the place physically separated from the processing place, as long as it has the function implemented in the center apparatus 11, For example, the units 3 to 7 and 9 may be mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or a mobile PC.

これが図12に示す構成の実施形態の作用である。   This is the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG.

次に図13に示す構成の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG. 13 will be described.

まず、下水高度処理プロセス1のある処理場において、第1の実施形態の作用に示した手順に従って異常診断モデルが構築され、続いて、同じく下水高度処理プロセス1のある処理場において、第1の実施形態の作用に示した手順に従って、異常の検出・要因分離・支援情報の生成が実施される。ここまでは、第1の実施形態の作用と全く同じである。   First, in the treatment plant with the sewage advanced treatment process 1, an abnormality diagnosis model is constructed according to the procedure shown in the operation of the first embodiment. Subsequently, in the treatment plant with the same sewage advanced treatment process 1, the first Abnormality detection, factor separation, and generation of support information are performed according to the procedure shown in the operation of the embodiment. Up to this point, the operation is exactly the same as in the first embodiment.

次に、生成された対策支援情報のみが、通信回線を通して遠隔監視操作端末10を保有するプラントオペレータやマネージャーに送信される。この際、複数人のオペレータやマネージャーが遠隔監視操作端末10を保有していてもよく、この場合には、ブロードキャスト方式で対策支援情報が提供される。   Next, only the generated countermeasure support information is transmitted to the plant operator or manager having the remote monitoring operation terminal 10 through the communication line. At this time, a plurality of operators and managers may have the remote monitoring operation terminal 10, and in this case, countermeasure support information is provided by a broadcast method.

次に、この情報を受信したオペレータやプラントマネージャーは、操作量の変更の必要性の有無を判断し、必要がある場合は操作量の変更指令を決定し、この情報を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に伝える。この際、複数人が遠隔監視操作端末10を保有する場合には、どの端末からの指令を優先するかという操作量指令に対する優先順位を有していることが望ましい。また、この方式では、対策支援情報のみを受信するため、対象プロセスの性能指標や管理値を確認することができないが、異常対策支援情報受信時にのみ遠隔監視操作端末10を通してオペレータが確認したい性能指標や管理値のデータの送信要求を処理場に対して行う機能を有していることが望ましい。   Next, the operator or plant manager who has received this information determines whether or not the manipulated variable needs to be changed, determines the manipulated variable change command if necessary, and processes this information through the communication line to treat the sewage altitude. Tell process one. At this time, when a plurality of persons have the remote monitoring operation terminal 10, it is desirable to have a priority order with respect to the operation amount command indicating which terminal gives priority to the command. In this method, since only countermeasure support information is received, the performance index and management value of the target process cannot be confirmed, but the performance index that the operator wants to confirm through the remote monitoring operation terminal 10 only when the abnormality countermeasure support information is received. It is desirable to have a function of making a request for transmission of management value data to the processing site.

最後に、下水高度処理プロセス1では、受信した指令情報に基づいて自動あるいは手動で操作量の変更が行われる。処理場が無人の場合には自動で操作量の変更が行われ、有人の場合には、処理場のオペレータが指令情報を確認した上で手動で変更するかあるいは自動で変更される。   Finally, in the sewage altitude treatment process 1, the manipulated variable is changed automatically or manually based on the received command information. When the treatment plant is unmanned, the amount of operation is automatically changed. When the treatment plant is manned, the operator of the treatment plant confirms the command information and changes the operation amount manually or automatically.

なお、この実施形態では遠隔監視操作端末10は主に携帯電話や携帯PCなどのモバイル端末を想定しているが、上記の仕組みを持つ物理的に固定された場所に存在する監視室などのセンタに存在する固定端末でも良く、図12の実施形態との本質的な相違点は、機能分担の切り分け方である。   In this embodiment, the remote monitoring operation terminal 10 is mainly assumed to be a mobile terminal such as a mobile phone or a mobile PC, but a center such as a monitoring room existing in a physically fixed place having the above-described mechanism. The essential difference from the embodiment of FIG. 12 is how to divide the function sharing.

これが図13に示す構成の実施形態の作用である。   This is the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG.

次に図14に示す構成の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG. 14 will be described.

センタ装置11では、予めプロセス変数登録部3において、異常診断モデル構築に必要となるプロセス変数を登録しておき、この登録情報を処理場に送っておく。図12の実施形態との相違点は、処理場が複数存在することであり、センタ装置11は複数の処理場を一括して遠隔で監視している。従ってプロセス変数の登録は処理場数分行うが、これは各々の処理場毎に定義してもよく、また共通のプロセス変数を登録しても良い。各処理場では、この登録されたプロセス変数の情報を保持しており、適宜参照できるようになっている。また、異常診断モデル構築部5の過去(オフライン)データ抽出部52と異常監視・診断・対策支援部7の現在(オンライン)データ抽出部71は、下水高度処理プロセス1側のプロセス計測データ収集・保存部2に付随する形で保有している。   In the center apparatus 11, the process variable registration unit 3 registers in advance process variables necessary for constructing the abnormality diagnosis model, and sends this registration information to the processing place. The difference from the embodiment of FIG. 12 is that there are a plurality of processing sites, and the center apparatus 11 remotely monitors the plurality of processing sites collectively. Accordingly, the process variables are registered for the number of processing sites, but this may be defined for each processing site or a common process variable may be registered. Each processing place holds information on the registered process variables so that it can be referred to as appropriate. In addition, the past (offline) data extraction unit 52 of the abnormality diagnosis model construction unit 5 and the current (online) data extraction unit 71 of the abnormality monitoring / diagnosis / measure support unit 7 collect process measurement data on the sewage advanced treatment process 1 side. It is held in the form associated with the storage unit 2.

次に異常診断モデル構築を行うが、各処理場から、過去(オフライン)データ抽出部52で抽出した所定期間にわたる登録変数の時系列データが通信回線を通してセンタ装置11に送信され、センタ装置11において、第1の実施形態の作用に示した手順に従って、各々の処理場毎の異常診断モデルが構築される。   Next, an abnormality diagnosis model is constructed. Time series data of registered variables over a predetermined period extracted by the past (offline) data extraction unit 52 is transmitted from each processing site to the center apparatus 11 through the communication line. In accordance with the procedure shown in the operation of the first embodiment, an abnormality diagnosis model for each processing site is constructed.

次に異常監視・診断・対策支援部7において、診断を行う時刻(以下、「現在」という)で診断が行われる。ここでは、まず各々の処理場において現在(オンライン)データ抽出部71で現在の登録変数のデータが抽出され、これが通信回線を通してセンタ装置11に送られる。センタ装置11では、第1の実施形態の作用に示した手順に従って、異常の検出・要因分離・支援情報の生成が実施される。この際、参照すべき異常診断モデルは処理場毎に切り替える必要があるが、検出・診断・対策支援の操作は診断モデルの切り替え以外は一つのアルゴリズムとして実装することができる。   Next, the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 performs diagnosis at the time of diagnosis (hereinafter referred to as “current”). Here, first, the current (online) data extraction unit 71 extracts the data of the current registered variable in each processing place, and this is sent to the center apparatus 11 through the communication line. In the center apparatus 11, the abnormality detection / factor separation / support information generation is performed in accordance with the procedure shown in the operation of the first embodiment. At this time, the abnormality diagnosis model to be referred to needs to be switched for each processing place, but the operation of detection / diagnosis / countermeasure support can be implemented as one algorithm other than the switching of the diagnosis model.

対策支援情報が生成されると、この生成された情報はユーザインターフェイス部9を通してオペレータなどのユーザに提示される。この際、センタ装置11が配置された監視室以外の場所にいるオペレータやマネージャーが遠隔監視操作端末10を保有していてもよく、この場合は同時に生成された対策支援情報が、通信回線を通して遠隔監視操作端末10を保有するプラントオペレータやマネージャーにも送信される。この際、複数人のオペレータやマネージャーが遠隔監視操作端末10を保有していてもよく、この場合には、ブロードキャスト方式で対策支援情報が提供される。   When the countermeasure support information is generated, the generated information is presented to a user such as an operator through the user interface unit 9. At this time, an operator or manager in a place other than the monitoring room where the center device 11 is located may have the remote monitoring operation terminal 10, and in this case, the countermeasure support information generated at the same time is remotely transmitted through the communication line. It is also transmitted to the plant operator or manager who owns the monitoring operation terminal 10. At this time, a plurality of operators and managers may have the remote monitoring operation terminal 10, and in this case, countermeasure support information is provided by a broadcast method.

次に、対策支援情報に基づいてオペレータは、対象プロセスの性能指標や管理値を確認すると同時に、操作量を変更する必要がある場合には、操作量の変更指令を決定し、この情報を通信回線を通して下水高度処理プロセス1に伝える。遠隔監視操作端末10を保有するオペレータやマネージャーがいる場合には、センタあるいは遠隔端末のいずれの指令を優先するか、あるいは、遠隔端末を保有者が複数人いる場合には、どの指令を優先するかという操作量指令に対する優先順位を有していることが望ましい。   Next, based on the countermeasure support information, the operator confirms the performance index and management value of the target process, and if there is a need to change the operation amount, determines an operation amount change command and communicates this information. Report to advanced sewage treatment process 1 through the line When there is an operator or manager who owns the remote monitoring operation terminal 10, which command is given priority to the center or the remote terminal, or when there are a plurality of remote terminal owners, which command is given priority It is desirable to have a priority order for the manipulated variable command.

最後に、下水高度処理プロセス1では、受信した指令情報に基づいて自動あるいは手動で操作量の変更が行われる。処理場が無人の場合には自動で操作量の変更が行われ、有人の場合には、処理場のオペレータが指令情報を確認した上で手動で変更するかあるいは自動で変更される。   Finally, in the sewage altitude treatment process 1, the manipulated variable is changed automatically or manually based on the received command information. When the treatment plant is unmanned, the amount of operation is automatically changed. When the treatment plant is manned, the operator of the treatment plant confirms the command information and changes the operation amount manually or automatically.

以上が図14に示す構成の実施形態の作用である。   The above is the operation of the embodiment having the configuration shown in FIG.

図12〜図14に示す構成の実施形態の効果は以下のとおりである。   The effects of the embodiment shown in FIGS. 12 to 14 are as follows.

図12に示す構成によれば、下水処理プラントとこれを運用管理するプラントオペレータやプラントマネージャーとが物理的に離れている場所にいる場合にも、第1の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the configuration shown in FIG. 12, even when the sewage treatment plant and the plant operator or plant manager that operates and manages the sewage treatment plant are physically separated, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Can be obtained.

図13に示す構成によれば、図12の仕組みにおいてセンタ側の計算負荷低減を指向したものであり、第1の実施形態の効果に加え、大きな計算負荷をかけることが難しい携帯型の簡易端末でも、プロセス監視で最も必要な異常時の情報とその対策の遠隔での実施が可能になる。また、異常時にのみ通信回線を利用するため、通信回線の負荷の低減も同時にでき、通信回線のトラフィックの混雑を回避することに貢献でき、また、トラフィックが混雑している場合でも重要な情報(異常時の情報)の通信の確保をしやすくなる。   According to the configuration shown in FIG. 13, the mobile terminal is designed to reduce the calculation load on the center side in the mechanism of FIG. 12, and in addition to the effects of the first embodiment, it is difficult to apply a large calculation load. However, it is possible to remotely implement information and countermeasures for abnormalities that are most necessary for process monitoring. In addition, because the communication line is used only when there is an abnormality, the load on the communication line can be reduced at the same time, contributing to avoiding traffic congestion on the communication line, and important information even when the traffic is congested ( It is easy to ensure communication of information at the time of abnormality.

補足すると、図13に示す構成によれば、プラントオペレータやプラントマネージャーが対象プラントから物理的に離れている場合で、かつ、通信回線のトラフィックの混雑が予想される様な場合にても、対象プロセスで生じる重要な異常を検出し、それに対する対処を行うことができる(ただし、その代償として、計測しているプロセス変数全ての時系列データの監視を行うことは諦める。)。   Supplementally, according to the configuration shown in FIG. 13, even when the plant operator or the plant manager is physically separated from the target plant and traffic congestion of the communication line is expected, the target It is possible to detect and deal with important anomalies that occur in the process (however, at the cost of giving up monitoring time series data for all the process variables being measured).

図14に示す構成によれば、図12と図13の構成をさらに機能分割し、また、複数の処理場の監視を一括して行うことを指向したものであるが、この様な構成を採用することにより、遠隔サービス(クラウドサービス)として、第1の実施形態の作用効果を提供することができる。   According to the configuration shown in FIG. 14, the configuration of FIGS. 12 and 13 is further divided into functions, and it is intended to collectively monitor a plurality of treatment plants, but such a configuration is adopted. By doing so, the effect of 1st Embodiment can be provided as a remote service (cloud service).

すなわち、図14に示す構成によれば、複数箇所のプラントの監視・診断・支援を1か所あるいは少数箇所の監視室に配置されたセンタ装置11において実施することができ、クラウドサービスなどとして第1の実施形態の効果を実現することができる。また、プラントオペレータやプラントマネージャーが対象プラントから物理的に離れている場合にも、プラントの監視・診断・対策支援を行うことができる。   That is, according to the configuration shown in FIG. 14, monitoring / diagnosis / support of a plurality of plants can be carried out in the center apparatus 11 arranged in one or a small number of monitoring rooms. The effect of the first embodiment can be realized. In addition, even when a plant operator or a plant manager is physically away from the target plant, plant monitoring, diagnosis, and countermeasure support can be performed.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、プロセス監視・診断・支援装置が異常診断モデル構築部5および異常監視・診断・対策支援部7を備えた構成により、対象プロセスに依存しない形で、異常時の対策支援情報を提供することができる。   According to at least one embodiment described above, the process monitoring / diagnosis / support device includes the abnormality diagnosis model construction unit 5 and the abnormality monitoring / diagnosis / countermeasure support unit 7 in a form that does not depend on the target process, It is possible to provide countermeasure support information in case of abnormality.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…下水高度処理プロセス、101…最初沈澱池、102…嫌気槽、103…無酸素槽、104…好気槽、105…最終沈澱池、2…プロセス計測データ収集・保存部、3…プロセス変数登録部、4…プロセス変数分類ユーザインターフェイス部、5…異常診断モデル構築部、51…プロセス変数分類部、52…過去(オフライン)データ抽出部、53…プロセス変数相関定義部、54…異常検出用データ定義部、55…異常検出用データ寄与量定義部、56…異常時対策支援情報定義部、6…プロセス変数相関定義インターフェイス部、7…異常監視・診断・対策支援部、71…現在(オンライン)データ抽出部、72…異常検出部、73…異常要因変数分離部、74…異常対策支援情報提供部、8…異常対策記録保持部、9…ユーザインターフェイス部、10…遠隔監視操作端末、111〜115…アクチュエータおよび操作量センサ群、121〜1221…プロセスセンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Advanced sewage treatment process, 101 ... First sedimentation tank, 102 ... Anaerobic tank, 103 ... Anoxic tank, 104 ... Aerobic tank, 105 ... Final sedimentation tank, 2 ... Process measurement data collection / storage unit, 3 ... Process variable Registration unit, 4 ... process variable classification user interface unit, 5 ... abnormality diagnosis model construction unit, 51 ... process variable classification unit, 52 ... past (offline) data extraction unit, 53 ... process variable correlation definition unit, 54 ... for abnormality detection Data definition unit, 55 ... Data contribution definition unit for anomaly detection, 56 ... Error countermeasure support information definition unit, 6 ... Process variable correlation definition interface unit, 7 ... Anomaly monitoring / diagnosis / countermeasure support unit, 71 ... Present (online) ) Data extraction unit, 72 ... abnormality detection unit, 73 ... abnormality factor variable separation unit, 74 ... abnormality countermeasure support information provision unit, 8 ... abnormality countermeasure record holding unit, 9 ... user-in Over the face portion, 10 ... remote monitoring control terminal, 111 to 115 ... actuator and the operation amount sensors, 121-1221 ... process sensor.

Claims (12)

対象プロセスの状態量又は操作量を計測するn個(但し、n≧2)のセンサから計測結果を示すn個のプロセス変数の時系列データを収集して保存するデータ収集保存手段と、
前記n個のプロセス変数を、前記状態量であって性能指標を表すp個(但し、1≦p<n)の出力変数Yと、前記操作量を表すL個(但し、1≦L<n)の入力変数Uと、前記状態量であって管理・監視値を表すm個(但し、0≦m<n)の中間変数Zとに分類した結果を示す分類情報を記憶するプロセス変数分類手段と、
前記分類情報および前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記分類した結果を含んで当該n個のプロセス変数相互間の相関を示す相関情報を定義するプロセス変数相関定義手段と、
前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記n個よりも少ないq個(但し、1≦q≪n)の異常検出用データを生成する式と、前記異常検出用データに基づいて異常の有無又は異常強度の判断を行う判断基準とを定義する異常検出用データ定義手段と、
前記異常検出用データに対する前記n個のプロセス変数の時系列データの各々の寄与量を定義する異常検出用データ寄与量定義手段と、
異常時の異常要因候補となるプロセス変数である異常要因候補変数のうちの所定の上位の異常要因候補変数を抽出する第1ルールと、前記抽出した異常要因候補変数を前記相関情報に基づいて前記出力変数Yと前記入力変数Uと前記中間変数Zとに分類する第2ルールと、当該分類した結果に応じて異常時の対策を支援するメッセージを含む対策支援情報を提供する第3ルールとを定義する異常時対策支援情報定義手段と、
前記保存された所定時刻の前記n個のプロセス変数の時系列データ、および前記異常検出用データ定義手段の定義に従って当該所定時刻の時系列データに対応する異常検出用データを生成し、この異常検出用データに基づいて、当該所定時刻のデータの異常の有無を診断する異常検出手段と、
前記診断の結果、異常有りの場合には前記寄与量の定義に基づいて当該所定時刻の時系列データの寄与量を計算し、前記計算した寄与量および前記第1ルールに基づいて当該所定時刻の時系列データから異常要因候補変数を分離抽出する異常要因変数分離手段と、
前記分離抽出された異常要因候補変数と、前記相関情報と、前記第2ルールおよび前記第3ルールとに基づいて、前記対策支援情報を提供する異常対策支援情報提供手段と、
を備えたことを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
Data collection and storage means for collecting and storing time-series data of n process variables indicating measurement results from n (where n ≧ 2) sensors that measure state quantities or manipulated variables of the target process;
The n process variables are represented by p (where 1 ≦ p <n) output variables Y representing the performance indicators and L (where 1 ≦ L <n) representing the manipulated variables. ) Input variable U and process variable classification means for storing classification information indicating the result of classification into m (where 0 ≦ m <n) intermediate variables Z representing the state quantities and representing management / monitoring values When,
A process variable correlation defining means for defining correlation information indicating correlation between the n process variables including the classified result from the time series data of the classification information and the n process variables over a predetermined period; ,
From the time-series data of the n process variables over a predetermined period, q (where 1 ≦ q << n) abnormality detection data that is less than n is generated, and the abnormality detection data Anomaly detection data defining means for defining a judgment criterion for judging the presence or absence of anomaly or anomaly intensity based on;
Anomaly detection data contribution amount defining means for defining contribution amounts of time series data of the n process variables to the anomaly detection data;
Based on the correlation information, the first rule for extracting a predetermined higher-order abnormality factor candidate variable among the abnormality factor candidate variables that are process variables that are abnormality factor candidates at the time of abnormality, and the extracted abnormality factor candidate variable based on the correlation information A second rule that classifies the output variable Y, the input variable U, and the intermediate variable Z; and a third rule that provides countermeasure support information including a message that supports countermeasures in case of abnormality according to the classified result. An error countermeasure support information defining means to be defined;
The abnormality detection data corresponding to the time-series data at the predetermined time is generated according to the stored time-series data of the n process variables at the predetermined time and the definition of the abnormality detection data definition means, and the abnormality detection Abnormality detecting means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the data at the predetermined time based on the data for use,
As a result of the diagnosis, if there is an abnormality, the contribution amount of the time series data at the predetermined time is calculated based on the definition of the contribution amount, and the predetermined time is calculated based on the calculated contribution amount and the first rule. Anomaly factor variable separating means for separating and extracting anomaly factor candidate variables from time series data;
Anomaly countermeasure support information providing means for providing the countermeasure support information based on the extracted and extracted abnormality factor candidate variable, the correlation information, and the second rule and the third rule;
A process monitoring / diagnosis / support device characterized by comprising:
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記n個のプロセス変数の名称を表示し、この表示中に、ユーザの操作に応じて、前記プロセス変数分類手段における入力変数と出力変数と中間変数を選択するプロセス変数分類ユーザインターフェイス手段を更に備えたことを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
The process variable classification user interface means for displaying the names of the n process variables and selecting an input variable, an output variable, and an intermediate variable in the process variable classification means according to a user operation during the display. Process monitoring / diagnosis / support device.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記異常検出用データ定義手段は、主成分分析(PCA)、潜在変数射影法(PLS)、主成分回帰(PCR)、正準相関解析(CVA)、マハラノビス距離、ロバスト主成分分析(Robust PCA)、カーネル主成分分析(Kernel PCA)、判別分析、ファジィC-meansクラスタリング、K-meansクラスタリング、サポートベクトルマシン(SVM)、リレバンスベクトルマシン(RVM)および部分空間法のうちの少なくとも一つ以上の方法を用いて前記異常検出用データを生成する式を定義することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
The anomaly detection data definition means includes principal component analysis (PCA), latent variable projection (PLS), principal component regression (PCR), canonical correlation analysis (CVA), Mahalanobis distance, and robust principal component analysis (Robust PCA). At least one of kernel principal component analysis (Kernel PCA), discriminant analysis, fuzzy C-means clustering, K-means clustering, support vector machine (SVM), relevance vector machine (RVM), and subspace method A process monitoring / diagnosis / support apparatus characterized by defining an expression for generating the abnormality detection data using a method.
請求項3に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記異常検出用データ寄与量定義手段は、前記n個のプロセス変数の中の着目するプロセス変数kの寄与量(但し、k=1,2,…,n)を、[a]前記異常検出用データ定義手段により定義された異常検出用データから前記プロセス変数kが張る空間へ射影することによって定義するか、[b]異常検出用データをn個の成分の和に分解し、前記プロセス変数kのみが影響を与えるk番目の成分として定義するか、又は[c]独立性成分分析を用いて定義することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
In the process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 3,
The abnormality detection data contribution amount defining means determines the contribution amount of the process variable k of interest (where k = 1, 2,..., N) among the n process variables as [a] the abnormality detection. It is defined by projecting from the anomaly detection data defined by the data definition means to the space spanned by the process variable k, or [b] decomposing the anomaly detection data into a sum of n components, and the process variable k A process monitoring / diagnosis / support apparatus characterized in that it is defined as a k-th component that only affects or [c] independent component analysis.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記プロセス変数相関定義手段は、前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データの相関行列又は主成分負荷行列に基づいて、前記相関情報を定義することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
The process variable correlation defining means defines the correlation information based on a correlation matrix or principal component load matrix of time-series data over a predetermined period of the n process variables. Support device.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記プロセス変数相関定義手段は、前記n個のプロセス変数相互間の相関の有無あるいは強度を表すn行n列のテーブルを前記相関情報として備えており、
前記ユーザの操作に応じて、このテーブルを表示すると共に、前記テーブルの内容を修正するプロセス変数相関定義インターフェイス手段(6)を更に備えたことを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
The process variable correlation defining means includes a table of n rows and n columns representing the presence or absence or strength of correlation between the n process variables as the correlation information,
A process monitoring / diagnosis / support apparatus characterized by further comprising a process variable correlation definition interface means (6) for displaying the table according to the user's operation and correcting the contents of the table.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記第2ルールは、前記抽出された異常要因候補変数を、前記分類情報に基づいて、前記入力変数Uに属する入力要因変数FU、前記出力変数Yに属する出力要因変数FY、前記中間変数Zに属する中間要因変数FZに分類するルールを含み、
前記第3ルールは、
前記異常要因候補変数に前記出力要因変数FYを含む場合には、当該出力要因変数FYが悪化していることを通知すると共に、前記相関情報により当該出力要因変数FYと相関があると定義された入力変数Uの値を確認し見直す様促すメッセージを含む対策支援情報を提供する第4ルールAと、
前記異常要因候補変数に前記出力要因変数FYを含まないが前記入力要因変数FUを含む場合には、当該入力要因変数FUが通常時から逸脱した異常状態であり、この入力要因変数FUで表される操作量を見直す様促すと共に、前記相関情報により当該入力要因変数FUと相関があると定義された出力変数Yが今後悪化する可能性があることを通知するメッセージを含む対策支援情報を提供する第5ルールBと、
前記異常要因変数が前記中間要因変数FZのみである場合には、当該中間要因変数FZが悪化していることを通知すると共に、前記相関情報により当該中間要因変数FZと相関があると定義された出力変数Yが今後悪化する可能性があることを通知するメッセージを含む対策支援情報を提供する第6ルールCと、
を含んでいることを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
In the second rule, the extracted abnormal factor candidate variables are classified into the input factor variable FU belonging to the input variable U, the output factor variable FY belonging to the output variable Y, and the intermediate variable Z based on the classification information. Including rules for classifying the intermediate factor variable FZ to which it belongs,
The third rule is:
When the abnormal cause candidate variable includes the output factor variable FY, it is notified that the output factor variable FY has deteriorated, and the correlation information is defined as correlated with the output factor variable FY. A fourth rule A for providing countermeasure support information including a message prompting the user to check and review the value of the input variable U;
If the abnormal factor candidate variable does not include the output factor variable FY but includes the input factor variable FU, the input factor variable FU is in an abnormal state deviating from the normal time, and is represented by the input factor variable FU. And providing countermeasure support information including a message notifying that the output variable Y defined as correlated with the input factor variable FU may be deteriorated in the future by the correlation information. The fifth rule B;
When the abnormal factor variable is only the intermediate factor variable FZ, it is notified that the intermediate factor variable FZ has deteriorated, and the correlation information is defined as correlated with the intermediate factor variable FZ. A sixth rule C for providing countermeasure support information including a message notifying that the output variable Y may deteriorate in the future;
A process monitoring / diagnosis / support device characterized by comprising:
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記異常対策支援情報提供手段により提供された対策支援情報を提示した後、前記ユーザが行った操作を記録する異常対策記録保持手段を更に備えており、
前記異常対策記録保持手段は、
前記対策支援情報が提供されると、前記時系列データおよび前記分類情報に基づいて、現在時刻以前の入力変数Uの値、出力変数Yの値および中間変数Zの値と、当該対策支援情報とを提示する手段と、
前記対策支援情報を提示した後、前記ユーザが行った操作としての入力変数Uの操作記録と、出力変数Yの値と、中間変数Zの値とを継続的に記録することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
After presenting the countermeasure support information provided by the abnormality countermeasure support information providing means, further comprising an abnormality countermeasure record holding means for recording the operation performed by the user,
The abnormality countermeasure record holding means is:
When the countermeasure support information is provided, based on the time series data and the classification information, the value of the input variable U, the value of the output variable Y and the value of the intermediate variable Z before the current time, the countermeasure support information, Means for presenting,
After presenting the countermeasure support information, the operation record of the input variable U as the operation performed by the user, the value of the output variable Y, and the value of the intermediate variable Z are continuously recorded. Monitoring / diagnosis / support equipment.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記データ収集保存手段に有線又は無線の通信回線を通して接続されたセンタ装置を更に備え、
前記プロセス変数分類手段、前記プロセス変数相関定義手段、前記異常検出用データ定義手段、前記異常検出用データ定義手段、前記異常検出用データ寄与量定義手段、前記異常検出手段、前記異常要因変数分離手段および前記異常対策支援情報提供手段は、前記センタ装置に実装されており、
前記センタ装置は、前記データ収集保存手段に保存されたn個のプロセス変数の時系列データを前記通信回線を通して収集してユーザに提示し、前記ユーザの操作に応じて前記入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を前記通信回線を通して前記対象プロセスに送信することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
A center device connected to the data collection and storage means through a wired or wireless communication line;
The process variable classification means, the process variable correlation definition means, the abnormality detection data definition means, the abnormality detection data definition means, the abnormality detection data contribution amount definition means, the abnormality detection means, and the abnormality factor variable separation means And the abnormality countermeasure support information providing means is mounted on the center device,
The center apparatus collects time series data of n process variables stored in the data collection and storage means through the communication line, presents them to the user, and operates the input variable U according to the user's operation. In this case, the process monitoring / diagnosis / support apparatus is characterized by transmitting an operation signal of the input variable U to the target process through the communication line.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記異常対策支援情報提供手段および前記対象プロセスに有線又は無線の通信回線を通して接続された監視操作端末を更に備え、
前記監視操作端末は、前記異常対策支援情報提供手段から前記通信回線を通して提供された対策支援情報をユーザに提示し、前記ユーザの操作に応じて前記入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を前記通信回線を通して前記対象プロセスに送信することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
A monitoring operation terminal connected to the abnormality countermeasure support information providing means and the target process through a wired or wireless communication line;
The monitoring operation terminal presents countermeasure support information provided from the abnormality countermeasure support information providing means through the communication line to a user, and operates the input variable U in response to the user's operation. A process monitoring / diagnosis / support apparatus, wherein an operation signal of a variable U is transmitted to the target process through the communication line.
請求項1に記載のプロセス監視・診断・支援装置において、
前記対象プロセスがw箇所ある場合(但し、w=1,2,…w)、前記データ収集保存手段をw個設け、当該w個のデータ収集保存手段を個別に前記w箇所の対象プロセスに配置し、
前記各データ収集保存手段に有線又は無線の通信回線を通して接続されたセンタ装置と、
前記異常対策支援情報提供手段および前記各対象プロセスに有線又は無線の通信回線を通して個別に接続されたw個以上の監視操作端末とを更に備え、
前記センタ装置は、前記各データ収集保存手段に保存されたn個のプロセス変数の時系列データを前記通信回線を通して収集して第1ユーザに提示し、前記第1ユーザの操作に応じて前記入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を前記通信回線を通して前記対象プロセスに送信し、
前記各監視操作端末は、前記異常対策支援情報提供手段から前記通信回線を通して提供された対策支援情報を第2ユーザに提示し、前記第2ユーザの操作に応じて前記入力変数Uを操作する場合には、当該入力変数Uの操作信号を前記通信回線を通して前記対象プロセスに送信することを特徴とするプロセス監視・診断・支援装置。
The process monitoring / diagnosis / support apparatus according to claim 1,
When there are w target processes (where w = 1, 2,... W), w data collection / save means are provided, and the w data collection / save means are individually arranged in the w target processes. And
A center device connected to each data collection and storage means through a wired or wireless communication line;
The abnormality countermeasure support information providing means and w or more monitoring operation terminals individually connected to each target process through a wired or wireless communication line,
The center device collects time series data of n process variables stored in the data collection and storage means through the communication line, presents the data to the first user, and inputs the input according to the operation of the first user. When operating the variable U, the operation signal of the input variable U is transmitted to the target process through the communication line,
Each monitoring operation terminal presents countermeasure support information provided from the abnormality countermeasure support information providing means through the communication line to a second user, and operates the input variable U according to the operation of the second user. Includes a process monitoring / diagnosis / support apparatus that transmits an operation signal of the input variable U to the target process through the communication line.
メモリを備えたプロセス監視・診断・支援装置に用いられるプログラムであって、
前記プロセス監視・診断・支援装置を、
対象プロセスの状態量又は操作量を計測するn個(但し、n≧2)のセンサから計測結果を示すn個のプロセス変数の時系列データを収集して前記メモリに保存するデータ収集保存手段、
前記n個のプロセス変数を、前記状態量であって性能指標を表すp個(但し、1≦p<n)の出力変数Yと、前記操作量を表すL個(但し、1≦L<n)の入力変数Uと、前記状態量であって管理・監視値を表すm個(但し、0≦m<n)の中間変数Zとに分類した結果を示す分類情報を記憶するプロセス変数分類手段、
前記分類情報および前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記分類した結果を含んで当該n個のプロセス変数相互間の相関を示す相関情報を定義するプロセス変数相関定義手段、
前記n個のプロセス変数の所定期間に亘る時系列データから、前記n個よりも少ないq個(但し、1≦q≪n)の異常検出用データを生成する式と、前記異常検出用データに基づいて異常の有無又は異常強度の判断を行う判断基準とを定義する異常検出用データ定義手段、
前記異常検出用データに対する前記n個のプロセス変数の時系列データの寄与量を定義する異常検出用データ寄与量定義手段、
異常時の異常要因候補となるプロセス変数である異常要因候補変数のうちの所定の上位の異常要因候補変数を抽出する第1ルールと、前記抽出した異常要因候補変数を前記相関情報に基づいて前記出力変数Yと前記入力変数Uと前記中間変数Zとに分類する第2ルールと、当該分類した結果に応じて異常時の対策を支援するメッセージを含む対策支援情報を提供する第3ルールとを定義する異常時対策支援情報定義手段、
前記保存された所定時刻の前記n個のプロセス変数の時系列データ、および前記異常検出用データ定義手段の定義に従って当該所定時刻の時系列データに対応する異常検出用データを生成し、この異常検出用データに基づいて、当該所定時刻のデータの異常の有無を診断する異常検出手段、
前記診断の結果、異常有りの場合には前記寄与量の定義に基づいて当該所定時刻の時系列データの寄与量を計算し、前記計算した寄与量および前記第1ルールに基づいて当該所定時刻の時系列データから異常要因候補変数を分離抽出する異常要因変数分離手段、
前記分離抽出された異常要因候補変数と、前記相関情報と、前記第2ルールおよび前記第3ルールとに基づいて、前記対策支援情報を提供する異常対策支援情報提供手段、
として機能させるためのプログラム。
A program used in a process monitoring / diagnosis / support device with a memory,
The process monitoring / diagnosis / support device;
Data collection and storage means for collecting time-series data of n process variables indicating measurement results from n (where n ≧ 2) sensors that measure state quantities or manipulated variables of the target process and storing them in the memory;
The n process variables are represented by p (where 1 ≦ p <n) output variables Y representing the performance indicators and L (where 1 ≦ L <n) representing the manipulated variables. ) Input variable U and process variable classification means for storing classification information indicating the result of classification into m (where 0 ≦ m <n) intermediate variables Z representing the state quantities and representing management / monitoring values ,
A process variable correlation defining means for defining correlation information indicating correlation between the n process variables including the classified result from time-series data over a predetermined period of the classification information and the n process variables;
From the time-series data of the n process variables over a predetermined period, q (where 1 ≦ q << n) abnormality detection data that is less than n is generated, and the abnormality detection data Anomaly detection data defining means for defining a judgment criterion for judging the presence or absence of anomaly or anomaly intensity based on
Anomaly detection data contribution amount defining means for defining a contribution amount of time series data of the n process variables to the anomaly detection data;
Based on the correlation information, the first rule for extracting a predetermined higher-order abnormality factor candidate variable among the abnormality factor candidate variables that are process variables that are abnormality factor candidates at the time of abnormality, and the extracted abnormality factor candidate variable based on the correlation information A second rule that classifies the output variable Y, the input variable U, and the intermediate variable Z; and a third rule that provides countermeasure support information including a message that supports countermeasures in case of abnormality according to the classified result. An emergency countermeasure support information definition means to be defined,
The abnormality detection data corresponding to the time-series data at the predetermined time is generated according to the stored time-series data of the n process variables at the predetermined time and the definition of the abnormality detection data definition means, and the abnormality detection Abnormality detecting means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the data at the predetermined time based on the data for use,
As a result of the diagnosis, if there is an abnormality, the contribution amount of the time series data at the predetermined time is calculated based on the definition of the contribution amount, and the predetermined time is calculated based on the calculated contribution amount and the first rule. Anomalous factor variable separating means for separating and extracting abnormal factor candidate variables from time series data,
Anomaly countermeasure support information providing means for providing the countermeasure support information based on the separated and extracted abnormality factor candidate variable, the correlation information, and the second rule and the third rule;
Program to function as.
JP2011200587A 2011-09-14 2011-09-14 Process monitoring / diagnosis / support equipment Active JP5284433B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011200587A JP5284433B2 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Process monitoring / diagnosis / support equipment
SG2012067765A SG188751A1 (en) 2011-09-14 2012-09-12 Process monitoring/diagnostic/support apparatus
CN201210342278.8A CN102999020B (en) 2011-09-14 2012-09-14 Monitoring, diagnosis and supporting equipment for process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011200587A JP5284433B2 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Process monitoring / diagnosis / support equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013061853A JP2013061853A (en) 2013-04-04
JP5284433B2 true JP5284433B2 (en) 2013-09-11

Family

ID=47927716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011200587A Active JP5284433B2 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Process monitoring / diagnosis / support equipment

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5284433B2 (en)
CN (1) CN102999020B (en)
SG (1) SG188751A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107153395A (en) * 2016-03-02 2017-09-12 百米马(天津)有限公司 A kind of single household joint household is collected, specialization is transported, portable multiple spot CTM-BMM tupes
CN107540169A (en) * 2017-10-16 2018-01-05 合肥清原自控科技有限公司 A kind of sewage treatment control system and its processing method
WO2022260150A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Ultimatrust株式会社 Information processing device, program, and data processing method

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6211802B2 (en) * 2013-05-29 2017-10-11 日本電産サンキョー株式会社 Data processing apparatus and data processing method
US20160169771A1 (en) * 2013-06-24 2016-06-16 Hitachi, Ltd. Condition Monitoring Apparatus
JP6239901B2 (en) * 2013-08-23 2017-11-29 アズビル株式会社 Control apparatus and control method
CN103471849A (en) * 2013-09-25 2013-12-25 东华大学 Bearing fault diagnosis system of multi-layer relevance vector machine on basis of dual combination
JP6493389B2 (en) * 2014-03-27 2019-04-03 日本電気株式会社 System analysis apparatus, analysis model generation method, system analysis method, and system analysis program
KR20150137950A (en) * 2014-05-30 2015-12-09 삼성에스디에스 주식회사 Apparatus and method for system monitoring
JP6474564B2 (en) * 2014-08-25 2019-02-27 東日本旅客鉄道株式会社 Equipment degradation state judgment system and equipment degradation state judgment method
KR101562623B1 (en) 2014-11-06 2015-10-26 가천대학교 산학협력단 Apparatus and method for fault detection in semiconductor manufacturing process
CN105653835B (en) * 2014-11-14 2018-07-27 北京宇航系统工程研究所 A kind of method for detecting abnormality based on clustering
JP6367103B2 (en) * 2014-12-11 2018-08-01 株式会社東芝 Information creating apparatus, information creating system, and information creating method
CN105403807B (en) * 2015-09-29 2018-11-27 昆明理工大学 A kind of intelligent method of three sections of cables Hybrid HVDC line fault section identification
WO2017105503A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Liebert Corporation System and method for rapid input and configuration of sensors for a hvac monitoring system
CN105718432B (en) * 2016-03-16 2019-02-01 北京睿新科技有限公司 It is a kind of for the information excavating of grid operation equipment and the method for calibration of the quality of data
WO2017184073A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-26 Sembcorp Industries Ltd System and method for wastewater treatment process control
JP6862190B2 (en) * 2017-01-24 2021-04-21 株式会社東芝 Process diagnostic device, process diagnostic method and process diagnostic system
JP6880864B2 (en) * 2017-03-16 2021-06-02 富士電機株式会社 Energy management system and energy management method
JP6872444B2 (en) * 2017-07-13 2021-05-19 東京瓦斯株式会社 Servers and programs
JP6824121B2 (en) * 2017-07-14 2021-02-03 株式会社東芝 State detection device, state detection method and program
US10838413B2 (en) * 2017-10-02 2020-11-17 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Systems and methods for multi-site performance monitoring of process control systems
JP6879239B2 (en) * 2018-03-14 2021-06-02 オムロン株式会社 Anomaly detection system, support device and model generation method
JP7063022B2 (en) 2018-03-14 2022-05-09 オムロン株式会社 Anomaly detection system, support device and model generation method
JP7031512B2 (en) * 2018-06-25 2022-03-08 東芝三菱電機産業システム株式会社 Monitoring work support system for steel plants
JP7101084B2 (en) * 2018-08-29 2022-07-14 株式会社東芝 Information processing equipment, information processing system and information processing method
JP7214417B2 (en) * 2018-09-20 2023-01-30 株式会社Screenホールディングス Data processing method and data processing program
JP7188950B2 (en) 2018-09-20 2022-12-13 株式会社Screenホールディングス Data processing method and data processing program
JP6975188B2 (en) * 2019-02-07 2021-12-01 ファナック株式会社 Status determination device and status determination method
JP7179663B2 (en) * 2019-03-28 2022-11-29 三菱重工業株式会社 PLANT MONITORING DEVICE, PLANT MONITORING METHOD, AND PROGRAM
JP7183131B2 (en) * 2019-09-11 2022-12-05 日立造船株式会社 Information processing device, driving support system, information processing method, and information processing program
JP7298414B2 (en) * 2019-09-20 2023-06-27 株式会社明電舎 Abnormality predictive diagnostic system for rotating machine, Abnormality predictive diagnostic method for rotating machine
JP7111761B2 (en) * 2020-03-11 2022-08-02 株式会社日立製作所 Plant operation optimization support device, plant operation optimization control device and method
TWI802887B (en) * 2020-05-28 2023-05-21 日商住友重機械工業股份有限公司 Display device, evaluation method and evaluation system
WO2022003871A1 (en) * 2020-07-01 2022-01-06 東芝三菱電機産業システム株式会社 Diagnosis assistance device for manufacturing equipment
JP2022053847A (en) * 2020-09-25 2022-04-06 株式会社東芝 Apparatus for assisting plant monitoring
JP2023108255A (en) * 2022-01-25 2023-08-04 オムロン株式会社 Control device and control method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2507542B2 (en) * 1988-06-23 1996-06-12 株式会社東芝 Plant monitoring equipment
JPH04136795A (en) * 1990-09-28 1992-05-11 Toshiba Corp Abnormality diagnosis method
JP2003058242A (en) * 2001-08-10 2003-02-28 Mitsubishi Electric Corp Plant operation support system
JP4592235B2 (en) * 2001-08-31 2010-12-01 株式会社東芝 Fault diagnosis method for production equipment and fault diagnosis system for production equipment
JP2003114713A (en) * 2001-10-09 2003-04-18 Nippon Steel Corp Method for analyzing cause for quality degradation
JP4381361B2 (en) * 2005-08-31 2009-12-09 株式会社東芝 Time-series data analysis device, time-series data analysis method, and time-series data analysis program
JP2007310665A (en) * 2006-05-18 2007-11-29 Toshiba Corp Process monitoring apparatus
JP4762088B2 (en) * 2006-08-31 2011-08-31 株式会社東芝 Process abnormality diagnosis device
JP2010218301A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Taiyo Nippon Sanso Corp Failure diagnosis apparatus, failure diagnosis method, and failure diagnosis program
TW201113657A (en) * 2009-10-09 2011-04-16 Tong Dean Tech Co Ltd Error diagnosis and classification monitoring and controlling system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107153395A (en) * 2016-03-02 2017-09-12 百米马(天津)有限公司 A kind of single household joint household is collected, specialization is transported, portable multiple spot CTM-BMM tupes
CN107540169A (en) * 2017-10-16 2018-01-05 合肥清原自控科技有限公司 A kind of sewage treatment control system and its processing method
WO2022260150A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Ultimatrust株式会社 Information processing device, program, and data processing method

Also Published As

Publication number Publication date
CN102999020B (en) 2015-04-01
JP2013061853A (en) 2013-04-04
CN102999020A (en) 2013-03-27
SG188751A1 (en) 2013-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5284433B2 (en) Process monitoring / diagnosis / support equipment
JP6214889B2 (en) Process monitoring and diagnosis device
JP2014096050A (en) Process monitoring diagnostic device and process monitoring diagnostic program
Torregrossa et al. A data-driven methodology to support pump performance analysis and energy efficiency optimization in Waste Water Treatment Plants
Asadi et al. Wastewater treatment aeration process optimization: A data mining approach
JP5259797B2 (en) Learning type process abnormality diagnosis device and operator judgment estimation result collection device
US20200231466A1 (en) Intelligent systems and methods for process and asset health diagnosis, anomoly detection and control in wastewater treatment plants or drinking water plants
JP2008059270A (en) Process abnormality diagnostic device and process monitoring system
JP2018120343A (en) Process diagnostic device, process diagnostic method, and process diagnostic system
Corona et al. Monitoring nitrate concentrations in the denitrifying post-filtration unit of a municipal wastewater treatment plant
US10678193B2 (en) Computer-implemented method and system for automatically monitoring and determining the status of entire process sections in a process unit
KR102440372B1 (en) Providing method, apparatus and computer-readable medium of managing influent environmental information of sewage treatment facilities based on big data and artificial intelligence
JP2017187820A (en) Process diagnostic device, process diagnostic method, and computer program
CN106096789A (en) A kind of based on machine learning techniques can be from the abnormal industry control security protection of perception and warning system
Betti et al. Fault prediction and early-detection in large pv power plants based on self-organizing maps
JP5722371B2 (en) Know-how visualization device and know-how visualization method
He et al. Online distributed process monitoring and alarm analysis using novel canonical variate analysis with multicorrelation blocks and enhanced contribution plot
JP2009294731A (en) Plant controller automatically extracting operation know-how
Liu et al. Fault detection and identification using modified Bayesian classification on PCA subspace
EP4026073A1 (en) Artifical intelligence/machine learning driven assessment system for a community of electrical equipment users
JP2011189285A (en) Knowledge storage for wastewater treatment process and method for control support device
CN116293454A (en) Management system, method and medium based on steam pipe network dynamic balance
Zhou et al. A new method for alarm monitoring of equipment start-up operations with applications to pumps
JP7163117B2 (en) Process monitoring support device, process monitoring support system, process monitoring support method, and process monitoring support program
CN117287640B (en) Early warning method, device, equipment and storage medium for water supply risk

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130529

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5284433

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151